JP5289228B2 - Radar equipment - Google Patents
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Description
この発明は、海面マルチパス環境下にて目標高度を測高するためのレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus for measuring a target altitude under a sea surface multipath environment.
従来から、レーダにより目標高度を測高する方法として、２本のアンテナビームであるΣおよびΔビームによるモノパルス測角値を求め、モノパルス測角値を高度に変換して目標高度を測高する方法が知られている（たとえば、非特許文献１参照）。 Conventionally, as a method of measuring a target altitude by a radar, a method of measuring a target altitude by obtaining a monopulse angle measurement value by using two antenna beams Σ and Δ beams and converting the monopulse angle measurement value to a high level. Is known (see, for example, Non-Patent Document 1).
ところが、上記モノパルス測角においては、ビーム内に目標からの直接波のみが到来することを前提としているので、ビーム内に直接波のみならず海面反射マルチパスなどによる間接波が到来する場合には、モノパルス測角値が正しく求まらず、測高値が正しい値にならない。したがって、海面マルチパス環境下におけるレーダ目標の追尾維持が困難となっている。 However, in the above monopulse angle measurement, it is assumed that only the direct wave from the target arrives in the beam, so when not only the direct wave but also the indirect wave due to sea surface reflection multipath arrives in the beam. The monopulse angle measurement value is not obtained correctly, and the height measurement value is not correct. Therefore, it is difficult to keep track of the radar target in a sea surface multipath environment.
これに対し、異なる位置に配置した素子アンテナにより、ビーム内に到来する直接波ならびに間接波を受信し、超分解能アレー信号処理を用いて目標高度を測高する方法が提案されている（たとえば、非特許文献２、非特許文献３参照）。
On the other hand, a method has been proposed in which direct and indirect waves arriving in a beam are received by element antennas arranged at different positions, and a target altitude is measured using super-resolution array signal processing (for example, Non-Patent
超分解能アレー信号処理のアルゴリズムの代表的なものとしては、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｖｉａ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）、ＭＬＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）などが知られている。 Representative examples of algorithms for super-resolution array signal processing include MUSIC (Multiple Signal Classification), ESPRIT (Estimation of Parameters via Rotational Innovation Technique), and MLE (Maximum Like).
これらのアルゴリズムのうち、上記非特許文献２に記載のＭＵＳＩＣ、ＥＳＰＲＩＴは、海面マルチパス波のような直接波と相関の高いコヒーレント波の分離・測角能力がないが、空間スムージング法などの前処理を行うことにより、コヒーレント波への分離・測角能力を与えることが可能である。
ところが、そのためには、素子アンテナまたはサブアレーアンテナを等間隔に配置する必要があり、素子アンテナなどを不等間隔に配置する場合の多いレーダへの適用は、通常は困難である。
Among these algorithms, MUSIC and ESPRIT described in
However, for that purpose, it is necessary to arrange the element antennas or sub-array antennas at equal intervals, and it is usually difficult to apply to radar in which element antennas and the like are often arranged at unequal intervals.
一方、上記非特許文献３に記載のＭＬＥは、コヒーレント波の分離・測角能力も有するが、測角値を推定するためには、到来信号数Ｋに対してＫ次元サーチが必要となるので、実用化に際しては、膨大な演算量が必要になる。
On the other hand, the MLE described in
そこで、上記ＭＬＥの問題点を解決するレーダ向けの測高法も提案されている（たとえば、特許文献１、非特許文献４参照）。
この測高法においては、通常のレーダでは測高に先立って行われる目標検出などにより目標距離が既知となること、ならびに、検出された目標距離とレーダとの間に海面反射マルチパス伝搬モデルを導入することにより、ＭＬＥの低演算量化を実現するとともに、モノパルス測角による測高に比べて高精度な測高が行われる。
Therefore, a radar height measurement method that solves the problems of the MLE has also been proposed (see, for example,
In this height measurement method, the target distance is known by the target detection performed prior to height measurement in ordinary radar, and a sea surface reflection multipath propagation model is set between the detected target distance and the radar. By introducing it, it is possible to reduce the amount of computation of MLE and to perform highly accurate height measurement as compared with height measurement by monopulse angle measurement.
ところが、上記特許文献１、非特許文献４に記載の測高法では、３チャネル以上の素子アンテナまたはサブアレーアンテナによる受信系統が必要となるので、３チャネル以上の受信系統を有するＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）方式レーダへの適用は可能であるが、ΣビームとΔビームによる２チャネルの受信系統しか有さないモノパルス方式レーダへの適用は困難となる。
However, since the height measurement methods described in
そこで、上記特許文献１に記載の方法以外に、モノパルス方式レーダへの適用も可能なＭＬＥを用いる測高法が提案されている（たとえば、非特許文献５参照）。
この測高法においては、周波数ホッピングと呼ばれる複数周波数による送受信を行うことにより、ＤＢＦ方式レーダのみならず、モノパルス方式レーダへの適用を可能にするとともに、モノパルス測角による測高に比べて高精度な測高が行われる。合わせて、周波数ホッピングによる周波数ダイバシチ効果が得られる場合には、さらに高精度な測高が行われる。
Therefore, in addition to the method described in
In this height measurement method, transmission / reception at multiple frequencies called frequency hopping enables application to not only DBF radar but also monopulse radar, and higher accuracy than monopulse angle measurement. Is measured. In addition, when a frequency diversity effect by frequency hopping can be obtained, higher-precision height measurement is performed.
ところが、上記非特許文献５に記載の方法では、たとえば、選択できる周波数の範囲が十分広くとれない場合などのように、周波数ダイバシチ効果が無い場合でも、周波数ホッピングを行う必要がある。
However, in the method described in
また、ＭＬＥのサーチ演算は、｛１＋２（Ｌ−１）｝次元サーチ（Ｌは周波数ホッピング数）となり、少なくとも３次元サーチが必要となるので、周波数ホッピングを行わない場合であっても、ＤＢＦ方式レーダのみならず、モノパルス方式レーダへの適用が可能で、かつ低演算量のＭＬＥを用いることが可能な測高法の開発が要求されている。 The MLE search operation is a {1 + 2 (L-1)}-dimensional search (L is the number of frequency hops), and at least a three-dimensional search is required. There is a demand for the development of a height measurement method that can be applied not only to radar but also to a monopulse radar and that can use a low-computation MLE.
従来のレーダ装置は、非特許文献１に記載のモノパルス測角においては、ビーム内に間接波が到来する場合にモノパルス測角値が正しく求まらず、測高値は正しい値とならないので、海面マルチパス環境下におけるレーダ目標の追尾維持が困難になるという課題があった。
In the conventional radar apparatus, in the monopulse angle measurement described in Non-Patent
また、非特許文献２に記載のＭＵＳＩＣ、ＥＳＰＲＩＴにおいては、海面マルチパス波などの直接波と相関の高いコヒーレント波の分離・測角能力がないという課題があった。
また、この場合、空間スムージング法などの前処理によってコヒーレント波への分離・測角能力を与えるためには、素子アンテナまたはサブアレーアンテナを等間隔に配置する必要があり、素子アンテナなどを不等間隔に配置する場合の多いレーダへの適用が困難になるという課題があった。
In addition, the MUSIC and ESPRIT described in Non-Patent
In this case, in order to give separation and angle measurement capability to coherent waves by pre-processing such as spatial smoothing method, it is necessary to arrange the element antennas or subarray antennas at equal intervals. There is a problem that it is difficult to apply to a radar which is often placed in a radar.
また、非特許文献３に記載のＭＬＥにおいては、コヒーレント波の分離・測角能力を有するものの、測角値を推定するためには、到来信号数Ｋに対してＫ次元サーチが必要となるので、実用化に際しては、膨大な演算量が必要になるという課題があった。
また、特許文献１、非特許文献４に記載の測高法においては、３チャネル以上の素子アンテナまたはサブアレーアンテナによる受信系統が必要となるので、２チャネルの受信系統しか有さないモノパルス方式レーダへの適用は困難となるという課題があった。
In addition, although the MLE described in Non-Patent
Further, in the height measurement methods described in
また、非特許文献５に記載の方法においては、たとえば、選択できる周波数の範囲が十分広くとれない場合などのように、周波数ダイバシチ効果が無い場合でも、周波数ホッピングを行う必要があるという課題があった。
さらに、ＭＬＥのサーチ演算には、少なくとも３次元サーチが必要となるので、周波数ホッピングを行わない場合でも、ＤＢＦ方式レーダのみならずモノパルス方式レーダへの適用が可能で、かつ低演算量のＭＬＥを用いることが可能な測高法の開発が要求されているにもかかわらず、実現することができないという課題があった。
In addition, the method described in Non-Patent
Furthermore, since the MLE search calculation requires at least a three-dimensional search, even when frequency hopping is not performed, the MLE search calculation can be applied not only to the DBF type radar but also to the monopulse type radar, and the MLE having a low calculation amount. Despite the demand for development of a height measurement method that can be used, there is a problem that it cannot be realized.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、周波数ホッピングの実行の有無にかかわらず、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能で、かつ低演算量なＭＬＥを用いる測高法を実現したレーダ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be applied to a DBF radar and a monopulse radar regardless of whether or not frequency hopping is performed, and an MLE having a low calculation amount. An object of the present invention is to obtain a radar apparatus that realizes the height measurement method used.
この発明に係るレーダ装置は、所定の周波数の送信波を所定のビーム指向方向に向けて空中に送信するとともに、目標からの反射波を受信して複数チャネルの受信信号を取得するアンテナと、アンテナに接続された複数チャネルの受信ユニットにより構成され、アンテナから得られた複数チャネルの受信信号を入力情報として、ベースバンド帯に周波数変換した複数チャネルの受信信号を生成する受信機と、受信機に接続された複数チャネルのＡＤ変換ユニットにより構成され、受信機からの複数チャネルの受信信号を入力情報として、ディジタル信号に変換した複数チャネルの受信信号ベクトルを出力するＡＤ変換器と、ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルと、ビーム指向方向情報と、目標距離情報と、目標高度想定範囲と、海面反射係数想定範囲とを入力情報として、目標の測高値を算出する目標測高手段とを備え、目標測高手段は、ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルに基づいて相関行列を算出する相関行列計算手段と、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲および海面反射係数想定範囲を入力情報として、アレーマニフォルドを算出するアレーマニフォルド計算手段と、相関行列およびアレーマニフォルドを用いて目標の測高値を算出する評価関数計算手段とを含むものである。 A radar apparatus according to the present invention includes: an antenna that transmits a transmission wave of a predetermined frequency in the air toward a predetermined beam directing direction, receives a reflected wave from a target, and acquires a reception signal of a plurality of channels; A receiver that generates a multi-channel received signal that has been frequency-converted to a baseband using, as input information, a multi-channel received signal obtained from an antenna, and a receiver. An AD converter that includes a plurality of channels of AD converter units connected to each other, and that receives a plurality of channels of received signals from the receiver as input information and outputs a plurality of channels of received signal vectors converted to digital signals; Receive signal vector, beam direction information, target distance information, target altitude assumption range, and sea surface reflection coefficient A target height measurement means for calculating a target height measurement value using the fixed range as input information, the target height measurement means; a correlation matrix calculation means for calculating a correlation matrix based on a received signal vector from the AD converter; , Beam pointing direction information, target distance information, target altitude assumption range and sea surface reflection coefficient assumption range as input information, array manifold calculation means for calculating array manifold, and target height measurement value using correlation matrix and array manifold And an evaluation function calculating means.
この発明によれば、直接波および間接波に対応した２個のステアリングベクトルの線形結合で表される合成ステアリングベクトルを導入し、目標高度想定値などにより決まる合成ステアリングベクトルが存在する１次元部分空間に受信信号ベクトルを順次射影した評価関数を計算し、この評価関数の最大値を与える目標高度想定値を測高値とする。これにより、周波数ホッピングの実行の有無にかかわらず、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能で、かつ低演算量なＭＬＥを用いる測高法を実現したレーダ装置を得ることができる。 According to the present invention, a one-dimensional subspace in which a synthetic steering vector represented by a linear combination of two steering vectors corresponding to a direct wave and an indirect wave is introduced and a synthetic steering vector determined by a target altitude assumed value or the like exists. An evaluation function obtained by sequentially projecting received signal vectors is calculated, and a target altitude assumed value that gives the maximum value of the evaluation function is set as a height measurement value. Accordingly, it is possible to obtain a radar apparatus that can be applied to DBF radar and monopulse radar regardless of whether or not frequency hopping is performed, and that realizes a height measurement method using MLE with a low calculation amount.
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図であり、図２は図１内の目標測高手段の機能構成を示すブロック構成図である。
図１において、レーダ装置は、アンテナ１と、受信機２と、ＡＤ変換器３と、目標測高手段４とを備えている。
FIG. 1 is a block configuration diagram showing a radar apparatus according to
In FIG. 1, the radar apparatus includes an
アンテナ１は、複数（ｍ）チャネルの素子アンテナ１ａ、１ｂ、・・・、１ｍと各素子アンテナ１ａ、１ｂ、・・・、１ｍに接続された移相器（図示せず）とにより構成されたｍチャネルサブアレーアンテナからなり、所定の周波数の送信波を所定のビーム指向方向に向けて空中に送信するとともに、目標（図示せず）からの反射波を受信してｍチャネルの受信信号を取得する。
The
受信機２は、アンテナ１のチャネルごとに接続された複数（ｍ）チャネルの受信ユニット２ａ、２ｂ、・・・、２ｍにより構成され、アンテナ１から得られたｍチャネルの受信信号を入力情報として、ベースバンド帯に周波数変換したｍチャネルの受信信号を生成する。
The
ＡＤ変換器３は、受信機２のチャネルごとに接続された複数（ｍ）チャネルのＡＤ変換ユニット３ａ、３ｂ、・・・、３ｍにより構成され、受信機２からのｍチャネルの受信信号を入力情報として、ディジタル信号に変換したｍチャネルの受信信号ベクトルを出力する。
The
目標測高手段４は、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルと、あらかじめ初期情報として与えられているビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲および海面反射係数想定範囲と、を入力情報として、目標の測高値を算出する。
The target height measuring means 4 receives the received signal vector from the
図２において、目標測高手段４は、ＡＤ変換器３に接続された相関行列計算手段５と、各種初期情報が入力されるアレーマニフォルド計算手段６と、相関行列計算手段５およびアレーマニフォルド計算手段６に接続された評価関数計算手段７とを備えている。
In FIG. 2, the target height measurement means 4 includes a correlation matrix calculation means 5 connected to the
相関行列計算手段５は、ＡＤ変換器３の各ＡＤ変換ユニット３ａ、３ｂ、・・・、３ｍからの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒット数個の受信信号ベクトルから相関行列を算出する。
アレーマニフォルド計算手段６は、ビーム指向方向情報と、目標距離情報と、目標高度想定範囲と、海面反射係数想定範囲とを入力情報として、アレーマニフォルドを算出する。
The correlation matrix calculation means 5 measures the received signal vectors from the
The array manifold calculating means 6 calculates the array manifold using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude expected range, and the sea surface reflection coefficient assumed range as input information.
評価関数計算手段７は、相関行列計算手段５からの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段６からのアレーマニフォルドとを入力情報として、目標高度想定範囲および海面反射係数想定範囲における評価関数を計算し、評価関数の最大値を与える目標高度想定値を、目標の測高値として算出する。 The evaluation function calculation means 7 calculates the evaluation function in the target altitude assumption range and the sea surface reflection coefficient assumption range using the correlation matrix from the correlation matrix calculation means 5 and the array manifold from the array manifold calculation means 6 as input information, A target altitude assumed value that gives the maximum value of the evaluation function is calculated as a target height measurement value.
次に、図３を参照しながら、図１および図２に示したこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置の処理において想定する海面マルチパス伝搬モデルについて説明する。
図３はこの発明の実施の形態１において想定されるジオメトリを示す説明図であり、等価地球半径Ｒｅを用いたときのアンテナ１および目標の関係を示している。具体的には、等価地球とアンテナ１および目標との関係、ならびに鏡面反射点（海面）を介したアンテナ１と目標との関係を示している。
Next, a sea surface multipath propagation model assumed in the processing of the radar apparatus according to
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the geometry assumed in the first embodiment of the present invention, and shows the relationship between the
図３においては、アンテナ１と目標との間の距離Ｒｔａｒｇｅｔと、アンテナ１と鏡面反射点との間の距離Ｒａと、目標と鏡面反射点との距離Ｒｂと、等価地球半径Ｒｅと、地表からアンテナ１までの高さＨａｎｔと、等価地球の中心Ｏから見た目標高度（地表から目標までの高さ）Ｈｔａｒｇｅｔと、アンテナ１と鏡面反射点とのグランドレンジＧａと、目標と鏡面反射点とのグランドレンジＧｂと、アンテナ１と目標とのグランドレンジＧと、直接波到来角（レーダ水平方向基準）θｄと、直接波到来角（レーダ水平方向基準）θｒと、グレージング角ψと、地球中心Ｏからアンテナ１および鏡面反射点へのなす角ζａと、地球中心Ｏから目標および鏡面反射点へのなす角ζｂと、地球中心Ｏからアンテナ１および目標へのなす角ζとが示されている。
In FIG. 3, a distance R target between the
大気中を伝搬するレーダ波は、大気による屈折の影響により曲がりながら伝搬していくので、図３のように、実際の地球半径とは異なる等価地球半径Ｒｅを有する仮想的な地球を考えて、レーダ波が直進して伝搬するものとして扱う。
等価地球半径Ｒｅは、実際の地球半径Ｒｅａｒｔｈに等価地球半径係数ｋｅ（標準大気状態では、ｋｅ＝４／３）を乗じた値である。
Radar wave propagating in the air, so propagates while bending under the influence of the refraction by the atmosphere, as in FIG. 3, the actual earth radius consider a virtual earth that have different effective earth radius R e The radar wave is treated as propagating straight.
The equivalent earth radius R e is a value obtained by multiplying the actual earth radius R earth by the equivalent earth radius coefficient k e (k e = 4/3 in the standard atmospheric state).
なお、フェーズドアレーアンテナの場合、図３内のアンテナ１は、素子アンテナに対応し、アンテナ高さＨａｎｔは、素子アンテナごとに異なることになる。
ここで、アンテナ高さＨａｎｔ方向に並ぶＭ個の素子アンテナ、移相器およびＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を含む送受信モジュールと、Ｍｓａチャネルのサブアレー合成器とから構成されるフェーズドアレーアンテナを備え、Ｍｓａチャネルのサブアレーからなる受信系統で構成されるレーダ装置を想定し、海面マルチパス環境下でのサブアレー出力に対応する受信信号ベクトルを導出する場合について説明する。
In the case of a phased array antenna, the
Here, a phased array antenna is provided which includes a transmission / reception module including M element antennas arranged in the antenna height H ant direction, a phase shifter and an LNA (Low Noise Amplifier), and an Msa channel subarray synthesizer. , assuming composed radar device on the receiving system comprising a sub-array of M sa channel, the case of deriving a received signal vector corresponding to the subarray output in underwater multipath environment.
まず、レーダ送信機で生成される信号ｓｇｅｎ（ｔ）が、アンテナ１のＭ個の素子アンテナより放射されるときの送信信号ベクトルｓｔｘ（ｔ）は、以下の式（１）のように表される。
First, the transmission signal vector s tx (t) when the signal s gen (t) generated by the radar transmitter is radiated from the M element antennas of the
式（１）において、ｗｓｔｅｅｒは、Ｍ個の送受信モジュールへの送信設定移相値を要素とするＭ次元ベクトルである。
また、アンテナ１の素子アンテナより放射されたｓｔｘ（ｔ）がアンテナ中心から目標までの距離Ｒの目標に到達する信号を目標到達信号ｓｔｇｔ（ｔ）とする。
In Equation (1), w steer is an M-dimensional vector whose elements are transmission setting phase shift values for M transmission / reception modules.
Further, a signal in which s tx (t) radiated from the element antenna of the
目標到達信号ｓｔｇｔ（ｔ）は、直接波ｓｔｇｔ＿ｄｉｒｅｃｔ（ｔ）と、海面マルチパス伝搬による間接波ｓｔｇｔ＿ｒｅｆｌｅｃｔ（ｔ）とに分けられ、それぞれ、以下の式（２）、（３）のように表される。 Funnel signal s tgt (t) is a direct wave s tgt _ direct (t), is divided into an indirect wave s tgt _ reflect (t) due to sea level multipath propagation, each of the following formula (2), ( It is expressed as 3).
式（２）、（３）において、距離Ｒは、アンテナ１の中心から目標までの距離、ｃは光速である。なお、直接波と間接波との時間遅延差は無視し、ドップラシフトおよび距離減衰については、表記を省略している。
また、ａｄｉｒｅｃｔおよびａｒｅｆｌｅｃｔは、それぞれ、直接波と間接波との電波伝搬による位相回転を表すベクトルであり、以下の式（４）、（５）の通りである。
In the equations (2) and (3), the distance R is the distance from the center of the
Further, a direct and a reflect are vectors representing the phase rotation due to the radio wave propagation of the direct wave and the indirect wave, respectively, as shown in the following equations (4) and (5).
式（５）において、ρｍはｍ番目の素子アンテナと目標との間の海面反射係数であり、φｍはｍ番目の素子アンテナと目標との間の海面反射位相であり、λは波長である。
海面反射係数ρｍは、フレネル反射係数、Ｓｐｅｃｕｌａｒ反射係数、およびダイバージェンスファクタにより決まる。
また、海面反射位相φｍは、フレネル反射の偏角、および直接波と間接波との行路差により決まる。
Ｒｍは、ｍ番目の素子アンテナから目標までの距離であり、以下の式（６）のように表される。
In Equation (5), ρ m is the sea surface reflection coefficient between the m th element antenna and the target, φ m is the sea surface reflection phase between the m th element antenna and the target, and λ is the wavelength. is there.
The sea surface reflection coefficient ρ m is determined by the Fresnel reflection coefficient, the specular reflection coefficient, and the divergence factor.
Further, the sea surface reflection phase φ m is determined by the deflection angle of Fresnel reflection and the path difference between the direct wave and the indirect wave.
R m is the distance from the m-th element antenna to the target, and is expressed as the following equation (6).
式（６）において、Δｍはアンテナ中心を基準とするアンテナ高さ方向のｍ番目の素子アンテナ座標、Ｒｅは等価地球半径、Ｈａｎｔはｍ番目の素子アンテナ高さである。
目標到達信号ｓｔｇｔ（ｔ）は、直接波と間接波とを足し合わせたものであり、以下の式（７）、（８）のように表される。
In the formula (6), the delta m m-th antenna element coordinates of the antenna height direction relative to the antenna center, R e is equivalent earth radius, H ant is the m-th antenna element height.
The target arrival signal s tgt (t) is a sum of a direct wave and an indirect wave, and is represented by the following equations (7) and (8).
ただし、式（８）内のベクトルＡは、以下の式（９）の通りである。 However, the vector A in the equation (8) is as the following equation (9).
アンテナ１のＭ個の素子アンテナで受信した目標信号ベクトルｓａｎｔ（ｔ）は、以下の式（１０）のように表される。
The target signal vector s ant (t) received by the M element antennas of the
ただし、式（１０）内のｓｔｇｔ＿ｂａｃｋ（ｔ）は、以下の式（１１）の通りである。 However, it s tgt _ back in the equation (10) (t) is as the following equation (11).
式（１１）において、σｔｇｔ（θｄｉｒｅｃｔ）、σｔｇｔ（θｒｅｆｌｅｃｔ）は、それぞれ、目標を基準としたときの直接波方向θｄｉｒｅｃｔおよび間接波方向θｒｅｆｌｅｃｔへの目標反射係数である。 In Expression (11), σ tgt (θ direct ) and σ tgt (θ reflect ) are target reflection coefficients in the direct wave direction θ direct and the indirect wave direction θ reflect when the target is used as a reference.
続いて、素子アンテナで受信した目標信号ベクトルｓａｎｔ（ｔ）は、送受信モジュール内のＬＮＡおよび移相器、サブアレー合成器を経て、アンテナ１から受信機２およびＡＤ変換器３を通過して、目標測高手段４に入力される。
このときの受信信号ベクトルｘｓａ（ｔ）は、以下の式（１２）のように表される。
Subsequently, the target signal vector s ant (t) received by the element antenna passes through the LNA, the phase shifter, and the subarray synthesizer in the transmission / reception module, passes through the
The received signal vector x sa (t) at this time is expressed as the following Expression (12).
式（１２）において、受信信号ベクトルｘｓａ（ｔ）は、サブアレーチャネルの出力を並べたＭｓａ次元ベクトルであり、Φｓｔｅｅｒ（＝ｄｉａｇ（ｗｓｔｅｅｒ））は、移相器での受信設定移相値を対角項に並べた行列である。
Ｔはサブアレー合成器に対応するサブアレー分割行列Ｔｓａに相当しており、その行列サイズは（Ｍ×Ｍｓａ）である。
また、式（１２）内のｘａｎｔ（ｔ）は、以下の式（１３）により与えられる。
In Expression (12), the received signal vector x sa (t) is an M sa dimensional vector in which the outputs of the subarray channels are arranged, and Φ steer (= diag (w steer )) is a reception setting shift in the phase shifter. It is a matrix in which phase values are arranged in diagonal terms.
T is equivalent to the sub-array divided matrix T sa corresponding to the sub-array combiner, the matrix size is (M × M sa).
Further, x ant (t) in the equation (12) is given by the following equation (13).
式（１３）において、ｎ（ｔ）は、ＬＮＡなどによる熱雑音ベクトルである。
式（１２）を、レーダ送信機で生成される信号ｓｇｅｎ（ｔ）を用いて表すと、前述の式（８）、（１０）、（１１）から、以下の式（１４）のようになる。
In Expression (13), n (t) is a thermal noise vector due to LNA or the like.
When Expression (12) is expressed using the signal s gen (t) generated by the radar transmitter, the following Expression (14) is obtained from Expressions (8), (10), and (11) described above. Become.
ここで、間接波の電波伝搬による位相回転を表すベクトルａｒｅｆｌｅｃｔ（前述の式（５）参照）においては、海面反射係数ρｍが素子アンテナごとに異なる。
素子アンテナごとの海面反射係数ρｍの差が無視できるとすると、素子アンテナに依存しない海面反射係数をρとして、ベクトルａｒｅｆｌｅｃｔは、以下の式（１５）のように改められる。
Here, in the vector a reflect (refer to the above equation (5)) representing the phase rotation due to the propagation of the indirect wave, the sea surface reflection coefficient ρ m is different for each element antenna.
Assuming that the difference in the sea surface reflection coefficient ρ m for each element antenna is negligible, the vector a reflect is amended as shown in the following equation (15), where ρ is the sea surface reflection coefficient that does not depend on the element antenna.
ただし、式（１６）内のＡ〜（チルダ）およびｓ〜ｔｇｔ＿ｂａｃｋ（ｔ）は、それぞれ、以下の式（１７）、（１８）の通りである。 However, A to within formula (16) (tilde) and s to tgt _ back (t), respectively, the following equation (17) are as (18).
ここで、式（１７）、（１８）に基づき、式（１６）を以下の式（１９）、（２０）、（２１）のように変形する。 Here, based on the equations (17) and (18), the equation (16) is transformed into the following equations (19), (20), and (21).
ただし、式（２１）内のａ〜ｃｏｍｂ，ＲＣＳおよびｎｓａ（ｔ）は、それぞれ、以下の式（２２）、（２３）の通りである。 However, a to comb, RCS, and n sa (t) in the equation (21) are respectively as the following equations (22) and (23).
式（２２）において、σｔｇｔ（θｄｉｒｅｃｔ）およびσｔｇｔ（θｒｅｆｌｅｃｔ）は、異なるアスペクト角に対する目標反射係数である。
通常、低仰角方向の目標については、目標位置における直接波と間接波とのアスペクト角の差は微小であることから、目標反射係数σｔｇｔ（θｄｉｒｅｃｔ）とσｔｇｔ（θｒｅｆｌｅｃｔ）との間には、以下の式（２４）が成り立つものとする。
In equation (22), σ tgt (θ direct ) and σ tgt (θ reflect ) are target reflection coefficients for different aspect angles.
Usually, for a target in the low elevation direction, the difference in aspect angle between the direct wave and the indirect wave at the target position is very small, and therefore, between the target reflection coefficient σ tgt (θ direct ) and σ tgt (θ reflect ) It is assumed that the following equation (24) holds.
式（２４）が成り立つ場合の受信信号ベクトルｘｓａ〜〜（ｔ）は、前述の式（２１）から、以下の式（２５）のようになる。 The received signal vectors x sa ˜˜ (t) in the case where the equation (24) is satisfied are expressed by the following equation (25) from the above equation (21).
ただし、式（２５）内のａ〜ｃｏｍｂおよびｓ〜〜ｔｇｔ（ｔ）は、それぞれ、以下の式（２６）、（２７）の通りである。 However, a- comb and s-- tgt (t) in Formula (25) are as the following formula | equation (26), (27), respectively.
式（２５）に着目すると、受信信号ベクトルｘｓａ〜〜（ｔ）は、合成ステアリングベクトルａ〜ｃｏｍｂをアレー応答ベクトルとして、目標信号ｓ〜〜ｔｇｔ（ｔ）を受信機雑音ベクトルｎｓａ（ｔ）とともに受信したものであることが分かる。 Focusing on Expression (25), the received signal vectors x sa to (t) are obtained by using the combined steering vectors a to comb as array response vectors and the target signals s to tgt (t) as receiver noise vectors n sa (t ).
したがって、直接波および間接波について、式（２６）のような関係が成り立つアレーマニフォルドを用いることにより、目標測高が可能であることが分かる。
言うまでもなく、目標反射係数σｔｇｔ（θｄｉｒｅｃｔ）およびσｔｇｔ（θｒｅｆｌｅｃｔ）が既知の場合には、前述の式（２１）に基づき目標測高が可能である。
Therefore, it can be seen that the target height can be measured by using an array manifold that satisfies the relationship of Expression (26) for the direct wave and the indirect wave.
Needless to say, when the target reflection coefficients σ tgt (θ direct ) and σ tgt (θ reflect ) are already known, the target height measurement can be performed based on the above-described equation (21).
この発明の実施の形態１で想定する海面反射マルチパス伝搬モデルについては、以上の通りである。
以下、図１および図２に示したこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置の処理フローについて、具体的に説明する。
The sea surface reflection multipath propagation model assumed in the first embodiment of the present invention is as described above.
The processing flow of the radar apparatus according to
まず、受信機雑音のサブアレー出力である受信機雑音ベクトルｎｓａ（ｔ）は、定常かつエルゴード性を有したガウス性雑音（平均０、分散σｓａ ２）とする。
ここで、受信機雑音ベクトルｎｓａ（ｔ）が観測時刻ｔにおいて互いに独立であれば、ｘ〜〜ｓａ（ｔ）の尤度Λは、以下の式（２８）のようになる。
First, a receiver noise vector n sa (t), which is a subarray output of receiver noise, is assumed to be stationary and ergodic Gaussian noise (average 0, variance σ sa 2 ).
Here, if mutually independent in receiver noise vector n sa (t) is the observation time t, the likelihood Λ of x~~ sa (t), the following equation (28).
式（２８）において、Ｉは単位行列であり、ｄｅｔ（σｓａ ２Ｉ）は、σｓａ ２の行列式を表し、Ｔ（転置を示すＴとは異なる）は、スナップショット数である。
最尤推定法は、尤度Λを最大にするようなパラメータを推定するものである。
ここで、尤度Λの最大化は、対数尤度の最大化と等価であるから、式（２８）から、以下の式（２９）のような、評価関数Ｊの最小化と等価になる。
In Expression (28), I is a unit matrix, det (σ sa 2 I) represents a determinant of σ sa 2 , and T (different from T indicating transposition) is the number of snapshots.
The maximum likelihood estimation method estimates a parameter that maximizes the likelihood Λ.
Here, since maximization of likelihood Λ is equivalent to maximization of log likelihood, it is equivalent to minimization of evaluation function J as shown in the following equation (29) from equation (28).
さらに、式（２９）の評価関数Ｊの最小化は、以下の式（３０）、（３１）のように、合成ステアリングベクトルａ〜ｃｏｍｂへのＴ個の受信信号ベクトルｘ〜〜ｓａ（ｔ）の射影長の和を最大化することと等価である。 Furthermore, minimization, the following equation (30) of the evaluation function J of Equation (29), as in (31), synthetic steering vector a to T pieces of received signal vector X sa to comb (t) Is equivalent to maximizing the sum of the projection lengths of.
式（３１）において、Ｒ＾ｘｘは、受信信号ベクトルｘ〜〜ｓａ（ｔ）の相関行列の推定値であり、以下の式（３２）の表される。 In the equation (31), R ^ xx is an estimated value of the correlation matrix of the received signal vectors x to sa (t), and is represented by the following equation (32).
以上のように、式（３１）にしたがう評価関数Ｐを最大化するパラメータが、最尤推定値となる。 As described above, the parameter that maximizes the evaluation function P according to the equation (31) is the maximum likelihood estimated value.
ここで、未知パラメータについて整理する。
まず、式（２９）内のｓ〜〜ｔｇｔ（ｔ）は、式（３１）においては、受信信号ベクトルｘ〜〜ｓａ（ｔ）の相関行列に含まれるので、ｓ〜〜ｔｇｔ（ｔ）に含まれる目標反射係数σｔｇｔ（θｄｉｒｅｃｔ）は、未知のままでよい。
したがって、式（３１）内の未知パラメータは、合成ステアリングベクトルａ〜ｃｏｍｂのみである。
ここで、合成ステアリングベクトルａ〜ｃｏｍｂは、式（４）、（１５）、（２６）に基づき、以下の式（３３）のような引数を用いて表すことができる。
Here, the unknown parameters are organized.
First, S tgt in equation (29) (t), in the formula (31), because it contains the correlation matrix of the received signal vector x~~ sa (t), the s~~ tgt (t) The included target reflection coefficient σ tgt (θ direct ) may remain unknown.
Therefore, the unknown parameters in equation (31) are only the combined steering vectors a to comb .
Here, the combined steering vectors a to comb can be expressed using arguments such as the following Expression (33) based on Expressions (4), (15), and (26).
式（３３）において、海面反射係数ρ以外の未知パラメータを整理すると、Ｒ１、Ｒ２、・・・ＲＭは、未知パラメータ（目標高度Ｈｔａｒｇｅｔ、等価地球半径Ｒｅ、アンテナ中心から目標までの距離Ｒ）の関数である。
また、φ１、φ２、・・・φＭは、未知パラメータ（Ｈｔａｒｇｅｔ、Ｒｅ、Ｒ、フレネル反射係数Γの偏角ａｒｇ（Γ））の関数である。
In Equation (33), when unknown parameters other than the sea surface reflection coefficient ρ are arranged, R 1 , R 2 ,... RM are unknown parameters (target height H target , equivalent earth radius R e , antenna center to target Of the distance R).
In addition, φ 1 , φ 2 ,... Φ M are functions of unknown parameters (H target , R e , R, declination arg (Γ) of Fresnel reflection coefficient Γ).
さらに、アンテナ中心から目標までの距離Ｒと、等価地球半径Ｒｅと、フレネル反射係数の偏角ａｒｇ（Γ）とについて、それぞれ、以下の式（３４）、（３５）、（３６）の想定値を設定する。 Furthermore, the following equations (34), (35), and (36) are assumed for the distance R from the center of the antenna to the target, the equivalent earth radius Re, and the argument angle arg (Γ) of the Fresnel reflection coefficient, respectively. Set the value.
式（３４）において、Ｒｍｅａｓｕｒｅは目標距離情報である。
式（３４）のように、目標距離情報を想定値とする理由は、測高に先立つ目標検出および測距、または追尾フィルタからの目標距離予測値などにより、レーダから目標までの距離が既知となることによる。
In equation (34), R measure is target distance information.
As in equation (34), the reason why the target distance information is assumed is that the distance from the radar to the target is known from target detection and distance measurement prior to height measurement, or a target distance prediction value from a tracking filter. By becoming.
また、式（３５）のように、等価地球半径係数を４／３に設定した理由は、平穏な天候における標準大気状態を想定したことによる。もし、何らかの手段により、レーダを運用する場所・時間における等価地球半径Ｒｅが求まる場合には、その値を用いる。 Moreover, the reason why the equivalent earth radius coefficient is set to 4/3 as shown in Expression (35) is that a standard atmospheric condition in a calm weather is assumed. If, by some means, when the equivalent earth radius R e of the location and time to operate the radar is obtained uses that value.
さらに、式（３６）のように、フレネル反射係数の偏角をπに設定した理由は、水平偏波の場合には、偏角がグレージング角ψおよび周波数に依存せず、偏角がπとなるためである。
また、垂直偏波の場合には、グレージング角が小さいときは、偏角がほぼπとなり、特に周波数が１ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ、かつグレージング角が２ｄｅｇ以内であれば、偏角がほぼ０．９５πとなるためである。
Furthermore, the reason why the deflection angle of the Fresnel reflection coefficient is set to π as in equation (36) is that, in the case of horizontal polarization, the deflection angle does not depend on the glazing angle ψ and the frequency, and the deflection angle is π. It is to become.
In the case of vertically polarized waves, when the glazing angle is small, the deflection angle is approximately π, and particularly when the frequency is 1 GHz to 30 GHz and the glazing angle is within 2 deg, the deflection angle is approximately 0.95π. Because.
以上のように、物理モデルに基づく想定値を設定することにより、合成ステアリングベクトルａ〜ｃｏｍｂを表す式（３３）は、以下の式（３７）のように表すことができる。 As described above, by setting the assumed value based on the physical model, the expression (33) representing the combined steering vectors a to comb can be expressed as the following expression (37).
この結果、評価関数Ｐを表す式（３１）は、以下の式（３８）のように表すことができる。 As a result, the equation (31) representing the evaluation function P can be represented as the following equation (38).
すなわち、未知パラメータは、目標高度Ｈｔａｒｇｅｔおよび海面反射係数ρのみとなり、２次元サーチにより、目標高度Ｈｔａｒｇｅｔおよび海面反射係数ρの最尤推定値が求まる。
結局、目標高度の最尤推定値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔは、以下の式（３９）により求めることができる。
That is, the unknown parameters, will only target height H target and sea clutter coefficient [rho, the two-dimensional search, the maximum likelihood estimate of the target altitude H target and sea clutter coefficient [rho is obtained.
As a result, the maximum likelihood estimated value H ^ target of the target altitude can be obtained by the following equation (39).
総括すると、図２内の相関行列計算手段５は、式（３２）により相関行列を求め、アレーマニフォルド計算手段６は、目標距離情報、ビーム指向角情報に基づき、想定する目標高度想定範囲、海面反射係数想定範囲について、式（３７）によりアレーマニフォルドを計算する。
また、評価関数計算手段７は、相関行列およびアレーマニフォルドから、式（３８）による評価関数を計算し、式（３９）を満たす測高値を求める。
In summary, the correlation matrix calculation means 5 in FIG. 2 obtains the correlation matrix by the equation (32), and the array manifold calculation means 6 calculates the assumed target altitude range, sea level based on the target distance information and beam pointing angle information. For the assumed reflection coefficient range, the array manifold is calculated by equation (37).
Further, the evaluation function calculation means 7 calculates an evaluation function according to the equation (38) from the correlation matrix and the array manifold, and obtains a height measurement value that satisfies the equation (39).
以上では、サブアレー合成器に対応するサブアレー分割行列Ｔｓａを用いたＤＢＦ方式レーダにより説明したが、この場合、サブアレー出力である受信信号ベクトルから、ΣビームおよびΔビームをディジタルビーム合成してからでも、同様の算出結果が得られる。 The above has been described by DBF system radar with subarray division matrix T sa corresponding to the sub-array combiner, in this case, from the received signal vector is a subarray output, the Σ beam and Δ beam even after the digital beam synthesis A similar calculation result is obtained.
また、サブアレー合成器がΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスコンパレータとなるモノパルス方式レーダにおいても、同様に適用可能である。
さらに、上記説明で用いたフェーズドアレーアンテナを含むΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスアンテナを、アンテナ１として有するモノパルス方式レーダにおいても、この発明の実施の形態１の構成が適用可能なことは言うまでもない。
Further, the present invention can be similarly applied to a monopulse radar in which the subarray combiner is a monopulse comparator that forms a Σ beam and a Δ beam.
Furthermore, it goes without saying that the configuration of the first embodiment of the present invention can also be applied to a monopulse radar having the monopulse antenna that forms the Σ beam and Δ beam including the phased array antenna used in the above description as the
以上の通り、この発明の実施の形態１（図１、図２）に係るレーダ装置によれば、周波数ホッピングを行わない場合でも、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能であり、かつサーチ次元数を２次元に低減したＭＬＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）による測高値を求めることができるという効果を奏する。 As described above, the radar apparatus according to Embodiment 1 (FIGS. 1 and 2) of the present invention can be applied to DBF radar and monopulse radar even when frequency hopping is not performed. There is an effect that a height measurement value can be obtained by MLE (Maximum Likelihood Estimator) in which the number of search dimensions is reduced to two dimensions.
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１、図２）では、周波数ホッピングについて言及しなかったが、図４および図５に示すように、周波数ホッピングを考慮した目標測高手段４Ａを用いてもよい。
In the first embodiment (FIGS. 1 and 2), frequency hopping is not mentioned. However, as shown in FIGS. 4 and 5, target height measuring means 4A considering frequency hopping may be used. .
図４はこの発明の実施の形態２に係るレーダ装置を示すブロック構成図であり、図５は図４内の目標測高手段４Ａの機能構成を示すブロック構成図である。
図４および図５において、前述（図１、図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
4 is a block configuration diagram showing a radar apparatus according to
4 and 5, the same parts as those described above (see FIGS. 1 and 2) are denoted by the same reference numerals as those described above, or “A” after the reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図５において、目標測高手段４Ａ内の相関行列計算手段５Ａは、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒットごとに異なる周波数に対応した複数の受信信号ベクトルを並べた新たな周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルを構成し、ヒット数個の周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルから相関行列を算出する。
In FIG. 5, the correlation matrix calculation means 5A in the target height measurement means 4A measures the received signal vector from the
アレーマニフォルド計算手段６Ａは、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲および海面反射係数想定範囲を入力情報として、アレーマニフォルドを算出し、評価関数計算手段７Ａは、相関行列計算手段５Ａからの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段６Ａからのアレーマニフォルドとを入力情報として、目標高度想定範囲および海面反射係数想定範囲における評価関数を計算し、評価関数の最大値を与える目標高度を、目標の測高値として算出する。 The array manifold calculating means 6A calculates the array manifold using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range and the sea surface reflection coefficient assumption range as input information, and the evaluation function calculation means 7A is obtained from the correlation matrix calculation means 5A. And the array manifold from the array manifold calculation means 6A are used as input information to calculate an evaluation function in the target height assumption range and the sea surface reflection coefficient assumption range, and the target height giving the maximum value of the evaluation function is Calculated as a measured value.
以下、この発明の実施の形態２による処理フローについて、具体的に説明する。
なお、この発明の実施の形態２による処理において、想定する海面マルチパス伝搬モデルについては、前述（図３）と同様なので説明を省略する。
The processing flow according to the second embodiment of the present invention will be specifically described below.
In the processing according to the second embodiment of the present invention, the assumed sea surface multipath propagation model is the same as that described above (FIG. 3), and thus the description thereof is omitted.
周波数ホッピングによるＬ個の異なる周波数のサブアレー出力からなる受信信号ベクトルを用いる場合、ｌ番目の周波数の受信信号ベクトルは、前述の式（２１）から、以下の式（４０）のように表すことができる。 When a received signal vector composed of subarray outputs of L different frequencies by frequency hopping is used, the received signal vector of the l-th frequency can be expressed as the following formula (40) from the above formula (21). it can.
ただし、式（４０）内のａ〜ｃｏｍｂ、ａ〜ｄｉｒｅｃｔ、ａ〜ｒｅｆｌｅｃｔおよびｓ〜〜ｔｇｔ（ｔ）、ｎｓａ（ｔ）は、それぞれ、以下の式（４１）〜（４５）の通りである。 However, a to comb in equation (40), a to direct, a to the reflect and s~~ tgt (t), n sa (t) is a each as the following formula (41) to (45) is there.
ここで、周波数ごとのＬ個の受信信号ベクトルｘ〜ｓａ，ｌ（ｔ）を、以下の式（４６）〜（４８）のように列方向にならべて、新たな周波数ホッピング時の受信信号ベクトルｘ〜ｓａ，ｌ（ｔ）を定義する。 Here, the L received signal vectors x to sa, l (t) for each frequency are arranged in the column direction as in the following formulas (46) to (48), and a received signal vector at the time of a new frequency hopping. Define x to sa, l (t).
ただし、式（４８）において、Ｂ〜ｃｏｍｂ_ＦＨ、ｓ〜〜ｔｇｔ_ＦＨ（ｔ）およびｎｓａ_ＦＨ（ｔ）は、それぞれ、以下の式（４９）〜（５１）の通りである。 However, in the formula (48), B~ comb _ FH , s~~ tgt _ FH (t) and n sa _ FH (t) are as respectively, the following equation (49) - (51).
新たに定義した受信信号ベクトルは、式（４８）の通りなので、以下の式（５２）のように、周波数ホッピングなしの場合の各パラメータを置き換えることにより、周波数ホッピングを用いる場合のＭＬＥを用いる測高法が導かれる。 Since the newly defined received signal vector is as shown in Equation (48), measurement parameters using MLE in the case of using frequency hopping are replaced by replacing each parameter in the case of no frequency hopping as shown in Equation (52) below. The high law is guided.
結局、周波数ホッピングを用いる場合の測高値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔ_ＦＨは、以下の式（５３）のように求まる。 After all, measuring high H ^ target _ FH in the case of using a frequency hopping, determined as shown in the following equation (53).
ただし、式（５３）内の（Ｂ＾ｃｏｍｂ_ＦＨ）＋、Ｒ＾ｘｘ_ＦＨおよびＨ＾ｔａｒｇｅｔは、それぞれ、以下の式（５４）〜（５６）の通りである。 However, equation (53) in the (B ^ comb _ FH) + , R ^ xx _ FH and H ^ target are as respectively, the following equation (54) - (56).
式（５６）から、周波数ホッピングを用いる場合のＭＬＥを用いる測高法では、（Ｌ＋１）次元サーチにより測高値を推定できる。 From the equation (56), in the height measurement method using MLE in the case of using frequency hopping, the height measurement value can be estimated by the (L + 1) -dimensional search.
総括すると、目標測高手段４Ａにおいて、相関行列計算手段５Ａは、式（５５）により相関行列を求める。
また、アレーマニフォルド計算手段６Ａは、目標距離情報およびビーム指向角情報に基づき、想定する目標高度想定範囲および海面反射係数想定範囲について、式（４９）によりアレーマニフォルドを計算する。
In summary, in the target height measuring means 4A, the correlation matrix calculating means 5A obtains the correlation matrix by the equation (55).
Further, the array manifold calculation means 6A calculates the array manifold by using the equation (49) for the assumed target altitude range and the sea surface reflection coefficient assumed range based on the target distance information and the beam directivity information.
さらに、評価関数計算手段７Ａは、相関行列計算手段５Ａからの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段６Ａからのアレーマニフォルドとから、式（５３）による評価関数を計算し、式（５６）を満たす測高値を求める。 Further, the evaluation function calculation unit 7A calculates an evaluation function according to the equation (53) from the correlation matrix from the correlation matrix calculation unit 5A and the array manifold from the array manifold calculation unit 6A, and the measurement satisfying the equation (56) is performed. Find the high price.
以上では、前述の実施の形態１と同様に、アンテナ１内のサブアレー合成器に対応するサブアレー分割行列Ｔｓａを用いるＤＢＦ方式レーダにより説明したが、この場合、サブアレー出力である受信信号ベクトルからΣビームおよびΔビームをディジタルビーム合成してからでも、同様の算出結果が得られる。
In the above, as in the first embodiment described above, has been described by DBF system radar using subarray division matrix T sa corresponding to the subarray synthesizer in the
また、サブアレー合成器がΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスコンパレータとなるモノパルス方式レーダにおいても、同様に適用可能である。
さらに、前述と同様に、フェーズドアレーアンテナを含むΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスアンテナを、アンテナ１として有するモノパルス方式レーダにおいても、この発明の実施の形態２の構成が適用可能なことは言うまでもない。
Further, the present invention can be similarly applied to a monopulse radar in which the subarray combiner is a monopulse comparator that forms a Σ beam and a Δ beam.
Further, as described above, it goes without saying that the configuration of the second embodiment of the present invention can also be applied to a monopulse radar having a monopulse antenna that forms a Σ beam and a Δ beam including a phased array antenna as the
以上の通り、この発明の実施の形態２（図４、図５）に係るレーダ装置によれば、周波数ホッピングを行う場合でも、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能であり、かつサーチ次元数を（Ｌ＋１）次元に低減したＭＬＥによる測高値を求めることができるという効果がある。 As described above, the radar apparatus according to Embodiment 2 (FIGS. 4 and 5) of the present invention can be applied to DBF radar and monopulse radar even when frequency hopping is performed. There is an effect that a height measurement value by MLE in which the number of dimensions is reduced to (L + 1) dimensions can be obtained.
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図４、図５）では、特に言及しなかったが、図６に示すように、海面反射係数ρに関して２次元サーチを行う目標測高手段４Ｂを用いてもよい。
図６はこの発明の実施の形態３に係る目標測高手段４Ｂの機能構成を示すブロック構成図であり、前述（図５参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。また、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の全体構成は、図４に示した通りである。
Although not particularly mentioned in the second embodiment (FIGS. 4 and 5), as shown in FIG. 6, target height measuring means 4B that performs a two-dimensional search on the sea surface reflection coefficient ρ may be used. .
FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of the target height measuring means 4B according to
この場合、評価関数計算手段７Ｂは、前述の機能に加えて、アレーマニフォルド計算手段６Ｂからのアレーマニフォルドに基づき、海面反射係数ρに関して２次元サーチを行うことにより、目標の測高値を算出する。
なお、この発明の実施の形態３による処理において、想定する海面マルチパス伝搬モデルは、前述（図３）と同様である。
In this case, the evaluation function calculation unit 7B calculates a target height measurement value by performing a two-dimensional search on the sea surface reflection coefficient ρ based on the array manifold from the array
In the processing according to the third embodiment of the present invention, the assumed sea surface multipath propagation model is the same as described above (FIG. 3).
前述の実施の形態２における測高値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔ_ＦＨは、周波数ごとの海面反射係数ρ１、ρ２、・・・、ρＬの差異を考慮するために、式（５６）から求めているので、（Ｌ＋１）次元サーチが必要であった。
これに対し、この発明の実施の形態３では、演算量削減を目的として、周波数ごとの海面反射係数ρ１、ρ２、・・・、ρＬの差異を無視して、以下の式（５７）のように、海面反射係数ρバーＦＨを同一値に改める。
High H ^ target _ FH measurement in the second embodiment described above, the sea surface reflection coefficient [rho 1 for each frequency, [rho 2, · · ·, to account for differences in [rho L, is determined from equation (56) Therefore, a (L + 1) -dimensional search was necessary.
In contrast, in the third embodiment of the present invention, for the purpose of reducing the amount of computation, sea clutter coefficient [rho 1 for each frequency, [rho 2, · · ·, ignoring the difference in [rho L, the following equation (57 ), The sea surface reflection coefficient ρ bar FH is changed to the same value.
このとき、測高値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔ_ＦＨは、前述の式（５６）において、式（５７）を満たす海面反射係数に関してサーチを行えばよいので、以下の式（５８）、（５９）のように、２次元サーチにより求めることができる。 At this time, measurement height H ^ target _ FH, in formula (56) described above, since it is sufficient to search terms sea surface reflection coefficient satisfying the equation (57), the following equation (58), as in (59) It can be obtained by a two-dimensional search.
総括すると、目標測高手段４Ｂにおいて、相関行列計算手段５Ａは、式（５５）により相関行列を求め、アレーマニフォルド計算手段６Ｂは、目標距離情報およびビーム指向角情報に基づき、想定する目標高度想定範囲と、式（５７）を満たす海面反射係数想定範囲とについて、式（４９）によりアレーマニフォルドを計算する。
また、評価関数計算手段７Ｂは、相関行列計算手段５Ａからの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段６Ｂからのアレーマニフォルドとより、式（５８）による評価関数を計算し、式（５９）を満たす測高値を求める。
In summary, in the target height measuring means 4B, the correlation matrix calculating means 5A obtains a correlation matrix by the equation (55), and the array manifold calculating means 6B assumes an assumed target altitude based on the target distance information and the beam pointing angle information. For the range and the sea surface reflection coefficient assumed range that satisfies Expression (57), the array manifold is calculated according to Expression (49).
Further, the evaluation function calculating means 7B calculates an evaluation function according to the equation (58) from the correlation matrix from the correlation matrix calculating means 5A and the array manifold from the array manifold calculating means 6B, and the measurement satisfying the equation (59) is performed. Find the high price.
以上では、前述と同様に、アンテナ１内のサブアレー合成器に対応するサブアレー分割行列Ｔｓａを用いるＤＢＦ方式レーダにより説明したが、この場合、サブアレー出力である受信信号ベクトルからΣビームおよびΔビームをディジタルビーム合成してからでも、同様の算出結果が得られる。
In the above, in the same manner as described above, has been described by DBF system radar using subarray division matrix T sa corresponding to the subarray synthesizer in the
また、サブアレー合成器がΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスコンパレータとなるモノパルス方式レーダにおいても、同様に適用可能である。
さらに、前述と同様に、フェーズドアレーアンテナを含むΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスアンテナを、アンテナ１として有するモノパルス方式レーダにおいても、この発明の実施の形態３の構成が適用可能なことは言うまでもない。
Further, the present invention can be similarly applied to a monopulse radar in which the subarray combiner is a monopulse comparator that forms a Σ beam and a Δ beam.
Furthermore, as described above, it goes without saying that the configuration of the third embodiment of the present invention can also be applied to a monopulse radar having the monopulse antenna that forms a Σ beam and a Δ beam including a phased array antenna as the
以上の通り、この発明の実施の形態３（図４、図６）に係るレーダ装置によれば、周波数ホッピングを行う場合でも、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能であり、かつサーチ次元数を２次元に低減したＭＬＥによる測高値を求めることができるという効果がある。 As described above, the radar apparatus according to Embodiment 3 (FIGS. 4 and 6) of the present invention can be applied to DBF radar and monopulse radar even when frequency hopping is performed, and search. There is an effect that a height measurement value by MLE in which the number of dimensions is reduced to two dimensions can be obtained.
実施の形態４．
なお、上記実施の形態２、３（図４〜図６）では、特に言及しなかったが、図７に示すように、周波数ごとに計算した評価関数の最大値を与える目標高度を周波数別測高値として求め、周波数別測高値の平均値を目標の測高値として算出する目標測高手段４Ｃを用いてもよい。
Although not particularly mentioned in
図７はこの発明の実施の形態４に係る目標測高手段４Ｃの機能構成を示すブロック構成図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。
また、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の全体構成は、図４に示した通りである。
FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of the target height measuring means 4C according to the fourth embodiment of the present invention. The same components as those described above are denoted by the same reference numerals as those described above or after the reference numerals. Detailed description is omitted with “C”.
The overall configuration of the radar apparatus according to
図７において、目標測高手段４Ｃ内の相関行列計算手段５Ｃは、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、それぞれの周波数に対応したヒット数個の受信信号ベクトルから複数個の相関行列を算出する。
In FIG. 7, the correlation matrix calculating means 5C in the target height measuring means 4C measures the received signal vector from the
また、アレーマニフォルド計算手段６Ｃは、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲および海面反射係数想定範囲を入力情報として、周波数ごとのアレーマニフォルドを算出する。
さらに、評価関数計算手段７Ｃは、相関行列計算手段５Ｃからの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段６Ｃからのアレーマニフォルドとを入力情報として、周波数ごとに、目標高度想定範囲および海面反射係数想定範囲における評価関数を計算し、評価関数の最大値を与える目標高度を周波数別測高値として求め、周波数別測高値の平均値を測高値として算出する。
The array manifold calculation means 6C calculates the array manifold for each frequency using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range, and the sea surface reflection coefficient assumption range as input information.
Further, the evaluation function calculation means 7C uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means 5C and the array manifold from the array manifold calculation means 6C as input information for each frequency in the target altitude estimation range and sea surface reflection coefficient assumption range. An evaluation function is calculated, a target altitude that gives the maximum value of the evaluation function is obtained as a measured value by frequency, and an average value of measured values by frequency is calculated as a measured value.
なお、この発明の実施の形態４による処理において、想定する海面マルチパス伝搬モデルは、前述（図３）と同様である。
前述の実施の形態２における測高値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔ_ＦＨは、式（５６）から求めているので、（Ｌ＋１）次元サーチが必要であった。また、前述の実施の形態３においては、サーチ次元が２次元に低減されるものの、受信信号ベクトルの次元は、実施の形態２と同様にＭｓａ×Ｌ次元であった。
In the processing according to the fourth embodiment of the present invention, the assumed sea surface multipath propagation model is the same as described above (FIG. 3).
High H ^ target _ FH measurement in the second embodiment described above, since obtained from equation (56), were required (L + 1) dimensional search. In the third embodiment, the search dimension is reduced to two dimensions, but the dimension of the received signal vector is M sa × L dimension as in the second embodiment.
これに対し、この発明の実施の形態４では、さらなる演算量削減を目的として、前述の実施の形態１に基づき周波数ごとの測高値を求め、これらの平均値を測高値とする。
この発明の実施の形態４において、相関行列は、周波数ごとに、以下の式（６０）により求められる。
On the other hand, in the fourth embodiment of the present invention, for the purpose of further reducing the amount of calculation, a height measurement value for each frequency is obtained based on the above-described first embodiment, and an average value thereof is set as a height measurement value.
In the fourth embodiment of the present invention, the correlation matrix is obtained by the following equation (60) for each frequency.
続いて、周波数ごとの評価関数および測高値を、以下の式（６１）、（６２）の通りに求める。 Subsequently, an evaluation function and a height measurement value for each frequency are obtained as in the following formulas (61) and (62).
また、式（６２）から求めた周波数ごとの測高値に基づき、以下の式（６３）による測高値を求める。 Further, based on the height measurement value for each frequency obtained from Expression (62), the height measurement value according to the following Expression (63) is obtained.
総括すると、目標測高手段４Ｃにおいて、相関行列計算手段５Ｃは、式（６０）から相関行列を求める。
また、アレーマニフォルド計算手段６Ｃは、目標距離情報およびビーム指向角情報に基づき、想定する目標高度想定範囲および海面反射係数想定範囲について、式（３７）によりアレーマニフォルドを計算する。
さらに、評価関数計算手段７Ｃは、相関行列計算手段５Ｃからの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段６Ｃからのアレーマニフォルドとより、式（６１）による評価関数を計算し、式（６３）を満たす測高値を求める。
In summary, in the target height measuring means 4C, the correlation matrix calculating means 5C obtains a correlation matrix from the equation (60).
Further, the array manifold calculating means 6C calculates the array manifold from the formula (37) for the assumed target altitude range and the estimated sea surface reflection coefficient range based on the target distance information and the beam pointing angle information.
Further, the evaluation function calculation means 7C calculates an evaluation function according to the expression (61) from the correlation matrix from the correlation matrix calculation means 5C and the array manifold from the array manifold calculation means 6C, and the measurement satisfying the expression (63) is performed. Find the high price.
以上では、前述と同様に、アンテナ１内のサブアレー合成器に対応するサブアレー分割行列Ｔｓａを用いるＤＢＦ方式レーダにより説明したが、この場合、サブアレー出力である受信信号ベクトルからΣビームおよびΔビームをディジタルビーム合成してからでも、同様の算出結果が得られる。
In the above, in the same manner as described above, has been described by DBF system radar using subarray division matrix T sa corresponding to the subarray synthesizer in the
また、サブアレー合成器がΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスコンパレータとなるモノパルス方式レーダにおいても、同様に適用可能である。
さらに、前述と同様に、フェーズドアレーアンテナを含むΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスアンテナを、アンテナ１として有するモノパルス方式レーダにおいても、この発明の実施の形態４の構成が適用可能なことは言うまでもない。
Further, the present invention can be similarly applied to a monopulse radar in which the subarray combiner is a monopulse comparator that forms a Σ beam and a Δ beam.
Further, as described above, it goes without saying that the configuration of the fourth embodiment of the present invention can also be applied to a monopulse radar having the
以上の通り、この発明の実施の形態４（図４、図７）に係るレーダ装置によれば、周波数ホッピングを行う場合でも、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能であり、かつ周波数ごとにサーチ次元数を２次元に低減したＭＬＥによる周波数別測高値の平均より測高値を求めることができるという効果がある。 As described above, the radar apparatus according to Embodiment 4 (FIGS. 4 and 7) of the present invention can be applied to DBF radar and monopulse radar even when frequency hopping is performed, and the frequency. There is an effect that the height measurement value can be obtained from the average of the frequency-specific height measurement values by MLE in which the number of search dimensions is reduced to two dimensions every time.
実施の形態５．
なお、上記実施の形態１〜４（図１〜図７）では、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲および海面反射係数想定範囲を入力情報としたが、図８に示すように、目標距離想定範囲を入力情報に加えてもよい。
図８はこの発明の実施の形態５に係るレーダ装置を示すブロック構成図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｄ」を付して詳述を省略する。
In the first to fourth embodiments (FIGS. 1 to 7), the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range, and the sea surface reflection coefficient assumption range are input information. However, as shown in FIG. The target distance assumption range may be added to the input information.
FIG. 8 is a block diagram showing a radar apparatus according to
この場合、目標測高手段４Ｄは、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルと、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲、海面反射係数想定範囲および目標距離想定範囲とを入力情報として、目標の測高値を算出する。
In this case, the target height measuring means 4D uses the received signal vector from the
すなわち、目標測高手段４Ｄ内の相関行列計算手段は、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒット数個の受信信号ベクトルから相関行列を算出し、目標測高手段４Ｄ内のアレーマニフォルド計算手段は、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲、海面反射係数想定範囲および目標距離想定範囲を入力情報として、アレーマニフォルドを算出する。
That is, the correlation matrix calculation means in the target height measuring means 4D measures the received signal vector from the
また、目標測高手段４Ｄ内の評価関数計算手段は、相関行列計算手段からの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、目標高度想定範囲および海面反射係数想定範囲における評価関数を計算し、評価関数の最大値を与える目標高度想定値を、目標の測高値として算出する
なお、この発明の実施の形態５による処理において、想定する海面マルチパス伝搬モデルは、前述（図３）と同様である。
Further, the evaluation function calculation means in the target height measurement means 4D uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information in the target altitude estimation range and the sea surface reflection coefficient assumption range. The evaluation function is calculated, and the target altitude assumed value that gives the maximum value of the evaluation function is calculated as the target height measurement value. In the processing according to the fifth embodiment of the present invention, the assumed sea surface multipath propagation model is the above-mentioned ( This is the same as FIG.
以下、図８に示したこの発明の実施の形態５による処理フローについて、具体的に説明する。
前述の実施の形態１では、目標距離情報として、式（３４）に示すような想定が行われているが、たとえば測距値には、パルス圧縮のレンジドップラカップリングにより、目標速度などに依存した誤差が含まれることから、目標距離情報にも誤差が含まれる。したがって、測高値に誤差が発生して、運用上の問題になる可能性がある。
The processing flow according to the fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 8 will be specifically described below.
In the first embodiment, the target distance information is assumed as shown in the equation (34). For example, the distance measurement value depends on the target speed or the like by pulse Doppler range Doppler coupling. Therefore, the target distance information also includes an error. Therefore, an error may occur in the measured value, which may cause an operational problem.
これに対し、この発明の実施の形態５では、目標距離情報を基準に目標距離想定範囲を設け、以下の式（６４）のように、評価関数を計算して、測高値を求める。
On the other hand, in
ただし、式（６４）内の目標距離想定範囲Ｒｇａｔｅは、以下の式（６５）の関係を満たす。 However, the target distance assumption range R gate in the equation (64) satisfies the relationship of the following equation (65).
ただし、式（６５）内の各パラメータ値Ｒｎｅａｒ、Ｒｆａｒは、目標距離想定範囲の下限および上限であり、あらかじめ設計されているものとする。 However, the parameter values R near and R far in Expression (65) are the lower limit and the upper limit of the target distance assumption range, and are designed in advance.
この結果、目標高度の最尤推定値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔは、以下の式（６７）により求めることができる。また、言うまでもなく、目標距離の最尤推定値Ｒ＾ｇａｔｅをＲｍｅａｓｕｒｅに代わる新たな測距値として算出してもよい。 As a result, the maximum likelihood estimated value H ^ target of the target altitude can be obtained by the following equation (67). Needless to say, the maximum likelihood estimated value R ^ gate of the target distance may be calculated as a new distance measurement value instead of Rmeasurement .
総括すると、図８において、目標測高手段４Ｄは、式（６４）による評価関数を計算して、式（６７）を満たす測高値を求める。 In summary, in FIG. 8, the target height measuring means 4D calculates an evaluation function according to the equation (64) to obtain a height measurement value that satisfies the equation (67).
以上では、前述と同様に、アンテナ１内のサブアレー合成器に対応するサブアレー分割行列Ｔｓａを用いるＤＢＦ方式レーダにより説明したが、この場合、サブアレー出力である受信信号ベクトルからΣビームおよびΔビームをディジタルビーム合成してからでも、同様の算出結果が得られる。
In the above, in the same manner as described above, has been described by DBF system radar using subarray division matrix T sa corresponding to the subarray synthesizer in the
また、サブアレー合成器がΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスコンパレータとなるモノパルス方式レーダにおいても、同様に適用可能である。
さらに、前述と同様に、フェーズドアレーアンテナを含むΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスアンテナを、アンテナ１として有するモノパルス方式レーダにおいても、この発明の実施の形態５の構成が適用可能なことは言うまでもない。
Further, the present invention can be similarly applied to a monopulse radar in which the subarray combiner is a monopulse comparator that forms a Σ beam and a Δ beam.
Further, as described above, it goes without saying that the configuration of the fifth embodiment of the present invention can also be applied to a monopulse radar that has a monopulse antenna that forms a Σ beam and a Δ beam including a phased array antenna as the
以上の通り、この発明の実施の形態５（図８）に係るレーダ装置によれば、周波数ホッピングを行わない場合でも、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能であり、かつサーチ次元数を３次元に低減したＭＬＥにより、目標距離情報に含まれる誤差の影響を低減した測高値を求めることができるという効果がある。 As described above, the radar apparatus according to Embodiment 5 (FIG. 8) of the present invention can be applied to DBF radar and monopulse radar even when frequency hopping is not performed, and the number of search dimensions. There is an effect that it is possible to obtain a height measurement value in which the influence of the error included in the target distance information is reduced by the MLE in which is reduced to three dimensions.
実施の形態６．
なお、上記実施の形態５（図８）では、周波数ホッピングについて言及しなかったが、図９に示すように、周波数ホッピングを考慮した目標測高手段４Ｅを用いてもよい。
図９はこの発明の実施の形態６に係るレーダ装置を示すブロック構成図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｅ」を付して詳述を省略する。
Embodiment 6 FIG.
In the fifth embodiment (FIG. 8), frequency hopping is not mentioned. However, as shown in FIG. 9, target height measuring means 4E considering frequency hopping may be used.
FIG. 9 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals as those described above, or with “E” after the reference numerals. Detailed description is omitted.
図９において、目標測高手段４Ｅは、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルと、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲、海面反射係数想定範囲および目標距離想定範囲とを入力情報として、目標の測高値を算出する。
すなわち、目標測高手段４Ｅ内の相関行列計算手段は、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒットごとに異なる周波数に対応した複数の受信信号ベクトルを並べた新たな周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルを構成し、ヒット数個の周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルから相関行列を算出する。
In FIG. 9, the target height measuring means 4E receives the received signal vector from the
That is, the correlation matrix calculation means in the target height measuring means 4E measures the received signal vector from the
また、目標測高手段４Ｅ内のアレーマニフォルド計算手段は、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲、海面反射係数想定範囲および目標距離想定範囲を入力情報として、アレーマニフォルドを算出し、目標測高手段４Ｅ内の評価関数計算手段は、相関行列計算手段からの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、目標高度想定範囲、海面反射係数想定範囲および目標距離想定範囲における評価関数を計算し、評価関数の最大値を与える目標高度を、目標の測高値として算出する。
この発明の実施の形態６による処理において、想定する海面マルチパス伝搬モデルは、前述（図３）と同様である。
The array manifold calculating means in the target height measuring means 4E calculates the array manifold using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range, the sea surface reflection coefficient assumption range and the target distance assumption range as input information, The evaluation function calculation means in the target height measurement means 4E receives the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information, and assumes a target altitude estimation range, sea surface reflection coefficient assumption range and target distance. An evaluation function in the assumed range is calculated, and a target altitude that gives the maximum value of the evaluation function is calculated as a target height measurement value.
In the processing according to the sixth embodiment of the present invention, the assumed sea surface multipath propagation model is the same as described above (FIG. 3).
以下、図９に示したこの発明の実施の形態６による処理フローについて、具体的に説明する。
前述の実施の形態１では、目標距離情報として、式（３４）に示すような想定が行われているが、たとえば測距値には、パルス圧縮のレンジドップラカップリングにより、目標速度などに依存した誤差が含まれることから、目標距離情報にも誤差が含まれる。したがって、測高値に誤差が発生して、運用上の問題になる可能性がある。
The processing flow according to the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. 9 will be specifically described below.
In the first embodiment, the target distance information is assumed as shown in the equation (34). For example, the distance measurement value depends on the target speed or the like by pulse Doppler range Doppler coupling. Therefore, the target distance information also includes an error. Therefore, an error may occur in the measured value, which may cause an operational problem.
これに対し、この発明の実施の形態６では、目標距離情報を基準に目標距離想定範囲を設けて、以下の式（６８）のように、評価関数を計算して、測高値を求める。 On the other hand, in the sixth embodiment of the present invention, a target distance assumption range is provided based on the target distance information, and an evaluation function is calculated as in the following formula (68) to obtain a height measurement value.
この結果、目標高度の最尤推定値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔは、以下の式（６９）により求めることができる。また、言うまでもなく、目標距離の最尤推定値Ｒ＾ｇａｔｅを、Ｒｍｅａｓｕｒｅに代わる新たな測距値として算出してもよい。 As a result, the maximum likelihood estimated value H ^ target of the target altitude can be obtained by the following equation (69). Needless to say, the maximum likelihood estimated value R ^ gate of the target distance may be calculated as a new distance measurement value instead of Rmeasurement .
総括すると、図９において、目標測高手段４Ｅは、式（６８）による評価関数を計算して、式（６９）を満たす測高値を求める。 In summary, in FIG. 9, the target height measuring means 4E calculates an evaluation function according to the equation (68) to obtain a height measurement value that satisfies the equation (69).
以上では、前述と同様に、アンテナ１内のサブアレー合成器に対応するサブアレー分割行列Ｔｓａを用いるＤＢＦ方式レーダにより説明したが、この場合、サブアレー出力である受信信号ベクトルからΣビームおよびΔビームをディジタルビーム合成してからでも、同様の算出結果が得られる。
In the above, in the same manner as described above, has been described by DBF system radar using subarray division matrix T sa corresponding to the subarray synthesizer in the
また、サブアレー合成器がΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスコンパレータとなるモノパルス方式レーダにおいても、同様に適用可能である。
さらに、前述と同様に、フェーズドアレーアンテナを含むΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスアンテナを、アンテナ１として有するモノパルス方式レーダにおいても、この発明の実施の形態６の構成が適用可能なことは言うまでもない。
Further, the present invention can be similarly applied to a monopulse radar in which the subarray combiner is a monopulse comparator that forms a Σ beam and a Δ beam.
Further, as described above, it goes without saying that the configuration of the sixth embodiment of the present invention can also be applied to a monopulse radar having the monopulse antenna that forms a Σ beam and a Δ beam including a phased array antenna as the
以上の通り、この発明の実施の形態６（図９）に係るレーダ装置によれば、周波数ホッピングを行う場合でも、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能であり、かつサーチ次元数を（Ｌ＋２）次元に低減したＭＬＥにより、目標距離情報に含まれる誤差の影響を低減した測高値を求めることができるという効果がある。 As described above, the radar apparatus according to Embodiment 6 (FIG. 9) of the present invention can be applied to DBF radar and monopulse radar even when frequency hopping is performed, and the number of search dimensions can be reduced. With the MLE reduced to the (L + 2) dimension, there is an effect that a height measurement value in which the influence of the error included in the target distance information is reduced can be obtained.
なお、上記実施の形態６の構成は、前述の実施の形態２（図４、図５）の処理において、目標距離想定範囲を追加考慮した場合に相当するが、前述の実施の形態３、４（図６、図７）においても、同様の処理フローが適用可能なことは言うまでもない。
すなわち、前述の実施の形態３（図６）に適用した場合には、目標測高手段４Ｅ内の相関行列計算手段は、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒットごとに異なる周波数に対応した複数の受信信号ベクトルを並べた新たな周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルを構成し、ヒット数個の周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルから相関行列を算出する。
The configuration of the sixth embodiment corresponds to the case where the target distance assumption range is additionally considered in the processing of the second embodiment (FIGS. 4 and 5), but the third and fourth embodiments described above. It goes without saying that the same processing flow can be applied to (FIGS. 6 and 7).
That is, when applied to the above-described third embodiment (FIG. 6), the correlation matrix calculation means in the target height measurement means 4E measures the received signal vector from the
また、前述の実施の形態４（図７）に適用した場合には、目標測高手段４Ｅ内の相関行列計算手段は、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、それぞれの周波数に対応したヒット数個の受信信号ベクトルから複数個の相関行列を算出する。
When applied to the above-described fourth embodiment (FIG. 7), the correlation matrix calculation means in the target height measurement means 4E measures the received signal vector from the
また、この場合、目標測高手段４Ｅ内のアレーマニフォルド計算手段は、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲、海面反射係数想定範囲および目標距離想定範囲を入力情報として、周波数ごとのアレーマニフォルドを算出し、目標測高手段４Ｅ内の評価関数計算手段は、相関行列計算手段からの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、周波数ごとに、目標高度想定範囲、海面反射係数想定範囲および目標距離想定範囲における評価関数を計算し、評価関数の最大値を与える目標高度を周波数別測高値として求め、周波数別測高値の平均値を目標の測高値として算出することになる。 In this case, the array manifold calculating means in the target height measuring means 4E uses the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range, the sea surface reflection coefficient assumption range and the target distance assumption range as input information for each frequency. The array manifold is calculated, and the evaluation function calculation means in the target height measurement means 4E uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information for each frequency. Calculate the evaluation function in the range, sea surface reflection coefficient assumption range and target distance assumption range, obtain the target altitude giving the maximum value of the evaluation function as the measured value by frequency, and calculate the average value of the measured values by frequency as the target measured value Will do.
実施の形態７．
なお、上記実施の形態１〜６（図１〜図９）では、海面反射係数想定範囲を入力情報としたが、図１０および図１１に示すように、波高値想定範囲を入力情報とした目標測高手段４Ｆを用いてもよい。
図１０はこの発明の実施の形態７に係るレーダ装置を示すブロック構成図であり、図１１は図１０内の目標測高手段４Ｆの機能構成を示すブロック構成図である。
Embodiment 7 FIG.
In the first to sixth embodiments (FIGS. 1 to 9), the estimated sea surface reflection coefficient range is used as input information. However, as shown in FIGS. 10 and 11, the target using the assumed peak value range as input information is shown. The height measuring means 4F may be used.
FIG. 10 is a block configuration diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 7 of the present invention, and FIG. 11 is a block configuration diagram showing a functional configuration of the target height measuring means 4F in FIG.
図１０、図１１において、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｆ」を付して詳述を省略する。
図１０において、目標測高手段４Ｆは、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルと、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲および波高値想定範囲とを入力情報として、目標の測高値を算出する。
10 and 11, the same components as those described above are denoted by the same reference numerals as those described above, or “F” after the symbols, and detailed description thereof is omitted.
In FIG. 10, the target height measurement means 4F receives the received signal vector from the
図１１において、目標測高手段４Ｆ内の相関行列計算手段５は、ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒット数個の受信信号ベクトルから相関行列を算出し、アレーマニフォルド計算手段６Ｆは、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲および波高値想定範囲を入力情報として、アレーマニフォルドを算出する。 In FIG. 11, the correlation matrix calculation means 5 in the target height measurement means 4F measures the received signal vector from the AD converter several times, calculates a correlation matrix from the received signal vectors of several hits, and generates an array. The manifold calculation means 6F calculates the array manifold using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range and the peak value assumption range as input information.
また、評価関数計算手段７Ｆは、相関行列計算手段５からの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段６Ｆからのアレーマニフォルドとを入力情報として、目標高度想定範囲および波高値想定範囲における評価関数を計算し、評価関数の最大値を与える目標高度想定値を測高値として算出する。
なお、この発明の実施の形態７による処理において、想定する海面マルチパス伝搬モデルは、前述（図３）と同様である。
Further, the evaluation function calculation means 7F calculates an evaluation function in the target height assumption range and the peak value assumption range by using the correlation matrix from the correlation matrix calculation means 5 and the array manifold from the array manifold calculation means 6F as input information. The target altitude expected value that gives the maximum value of the evaluation function is calculated as the height measurement value.
In the processing according to the seventh embodiment of the present invention, the assumed sea surface multipath propagation model is the same as described above (FIG. 3).
以下、図１０および図１１に示したこの発明の実施の形態７による処理フローについて、具体的に説明する。
前述の実施の形態１では、目標高度Ｈｔａｒｇｅｔおよび海面反射係数ρのみを未知パラメータとして、２次元サーチを用いて目標高度の最尤推定値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔを求めている。
The processing flow according to the seventh embodiment of the present invention shown in FIGS. 10 and 11 will be specifically described below.
In the first embodiment described above, the maximum likelihood estimated value H ^ target of the target altitude is obtained using a two-dimensional search using only the target altitude H target and the sea surface reflection coefficient ρ as unknown parameters.
これに対し、この発明の実施の形態７では、海面反射係数の海面温度および塩分濃度への依存性が無視できるものとして、目標高度の最尤推定値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔを求める。
海面反射係数ρは、以下の式（７０）のように、フレネル反射係数｜Γ｜と、Ｓｐｅｃｕｌａｒ反射係数ρｓと、ダイバージェンスファクタＤとの積により決まる。
On the other hand, in Embodiment 7 of the present invention, the maximum likelihood estimated value H ^ target of the target altitude is obtained assuming that the dependence of the sea surface reflection coefficient on the sea surface temperature and the salinity concentration can be ignored.
The sea surface reflection coefficient ρ is determined by the product of the Fresnel reflection coefficient | Γ |, the specular reflection coefficient ρ s, and the divergence factor D as shown in the following equation (70).
ここで、前述の実施の形態１と同様に、距離Ｒ、等価地球半径Ｒｅおよびフレネル反射係数の偏角ａｒｇ（Γ）を既知とする場合には、海面反射係数ρは、目標高度Ｈｔａｒｇｅｔおよび波高値ρｈを引数として、以下の式（７１）のように表すことができる。 Here, as in the first embodiment, when the distance R, the equivalent earth radius R e, and the argument angle arg (Γ) of the Fresnel reflection coefficient are known, the sea surface reflection coefficient ρ is set to the target altitude H target. And the peak value ρ h as an argument can be expressed as the following formula (71).
ただし、式（７１）内の波高値ρｈは、海面の波の高さを統計的に表す値である。
式（７１）から、合成ステアリングベクトルａ〜ｃｏｍｂは、以下の式（７２）のように表すことができる。
However, the wave height value ρ h in the equation (71) is a value that statistically represents the wave height of the sea surface.
From the equation (71), the combined steering vectors a to comb can be expressed as the following equation (72).
よって、前述の式（３８）は、以下の式（７３）のように表すことができる。 Therefore, the above equation (38) can be expressed as the following equation (73).
すなわち、未知パラメータは、目標高度Ｈｔａｒｇｅｔおよび波高値ρｈのみとなり、２次元サーチにより、目標高度Ｈｔａｒｇｅｔおよび波高値ρｈの最尤推定値が求まる。
この結果、目標高度の最尤推定値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔは、以下の式（７４）により求めることができる。
That is, the unknown parameters, will only target height H target and the peak value [rho h, the two-dimensional search, the maximum likelihood estimate of the target altitude H target and the peak value [rho h is obtained.
As a result, the maximum likelihood estimated value H ^ target of the target altitude can be obtained by the following equation (74).
総括すると、目標測高手段４Ｆにおいて、相関行列計算手段５は、式（３２）により相関行列を求め、アレーマニフォルド計算手段６Ｆは、目標距離情報およびビーム指向角情報に基づき、想定する目標高度想定範囲および波高値想定範囲について、式（７２）によりアレーマニフォルドを計算する。
また、評価関数計算手段７Ｆは、相関行列計算手段５相関行列と、アレーマニフォルド計算手段６Ｆからのアレーマニフォルドとより、式（７３）による評価関数を計算して、式（７４）を満たす測高値を求める。
In summary, in the target height measuring means 4F, the correlation matrix calculating means 5 obtains a correlation matrix by the equation (32), and the array manifold calculating means 6F is assumed based on the target distance information and the beam pointing angle information. For the range and the assumed peak value range, the array manifold is calculated by the equation (72).
The evaluation function calculation means 7F calculates the evaluation function according to the expression (73) from the correlation matrix calculation means 5 correlation matrix and the array manifold from the array manifold calculation means 6F, and the height measurement value satisfying the expression (74) is satisfied. Ask for.
以上では、前述と同様に、アンテナ１内のサブアレー合成器に対応するサブアレー分割行列Ｔｓａを用いるＤＢＦ方式レーダにより説明したが、この場合、サブアレー出力である受信信号ベクトルからΣビームおよびΔビームをディジタルビーム合成してからでも、同様の算出結果が得られる。
In the above, in the same manner as described above, has been described by DBF system radar using subarray division matrix T sa corresponding to the subarray synthesizer in the
また、サブアレー合成器がΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスコンパレータとなるモノパルス方式レーダにおいても、同様に適用可能である。
さらに、前述と同様に、フェーズドアレーアンテナを含むΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスアンテナを、アンテナ１として有するモノパルス方式レーダにおいても、この発明の実施の形態７の構成が適用可能なことは言うまでもない。
Further, the present invention can be similarly applied to a monopulse radar in which the subarray combiner is a monopulse comparator that forms a Σ beam and a Δ beam.
Further, as described above, it goes without saying that the configuration of the seventh embodiment of the present invention can also be applied to a monopulse radar having the monopulse antenna that forms a Σ beam and a Δ beam including a phased array antenna as the
以上の通り、この発明の実施の形態７（図１０、図１１）に係るレーダ装置によれば、周波数ホッピングを行わない場合でも、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能であり、かつサーチ次元数を２次元に低減したＭＬＥによる測高値を求めることができるという効果がある。 As described above, the radar apparatus according to Embodiment 7 (FIGS. 10 and 11) of the present invention can be applied to DBF radar and monopulse radar even when frequency hopping is not performed. There is an effect that a height measurement value by MLE in which the number of search dimensions is reduced to two dimensions can be obtained.
実施の形態８．
なお、上記実施の形態７（図１０、図１１）では、周波数ホッピングについて言及しなかったが、図１２および図１３に示すように、周波数ホッピングを考慮した目標測高手段４Ｅを用いてもよい。
図１２はこの発明の実施の形態８に係るレーダ装置を示すブロック構成図であり、図１３は図１２内の目標測高手段４Ｇの機能構成を示すブロック構成図である。
Embodiment 8 FIG.
In the seventh embodiment (FIGS. 10 and 11), frequency hopping is not mentioned, but as shown in FIGS. 12 and 13, target height measuring means 4E considering frequency hopping may be used. .
FIG. 12 is a block configuration diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 8 of the present invention, and FIG. 13 is a block configuration diagram showing a functional configuration of the target height measuring means 4G in FIG.
図１２、図１３において、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｇ」を付して詳述を省略する。
図１２において、目標測高手段４Ｆは、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルと、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲および波高値想定範囲とを入力情報として、目標の測高値を算出する。
12 and 13, the same components as those described above are denoted by the same reference numerals as those described above, or “G” is appended to the reference numerals and detailed description thereof is omitted.
In FIG. 12, the target height measurement means 4F uses the received signal vector from the
図１３において、目標測高手段４Ｇ内の相関行列計算手段５Ａは、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒットごとに異なる周波数に対応した複数の受信信号ベクトルを並べた新たな周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルを構成し、ヒット数個の周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルから相関行列を算出する。
In FIG. 13, the correlation matrix calculation means 5A in the target height measurement means 4G measures the received signal vector from the
また、アレーマニフォルド計算手段６Ｇは、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲および波高値想定範囲を入力情報として、アレーマニフォルドを算出し、評価関数計算手段７Ｇは、相関行列計算手段５Ａからの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段６Ｇからのアレーマニフォルドとを入力情報として、目標高度想定範囲および波高値想定範囲における評価関数を計算し、評価関数の最大値を与える目標高度を測高値として算出する。
なお、この発明の実施の形態８による処理において、想定する海面マルチパス伝搬モデルは、前述（図３）と同様である。
The array manifold calculating means 6G calculates the array manifold using the beam directing direction information, the target distance information, the target altitude assumed range and the crest value assumed range as input information, and the evaluation function calculating means 7G includes the correlation matrix calculating means 5A. Using the correlation matrix from the above and the array manifold from the array manifold calculation means 6G as input information, an evaluation function in the target height assumption range and the peak value assumption range is calculated, and the target height that gives the maximum value of the evaluation function is the height measurement value calculate.
In the processing according to the eighth embodiment of the present invention, the assumed sea surface multipath propagation model is the same as described above (FIG. 3).
続いて、図１２および図１３に示したこの発明の実施の形態８による処理フローについて、具体的に説明する。
この発明の実施の形態８においては、前述の実施の形態７と同様に、海面反射係数ρの海面温度および塩分濃度への依存性が無視できるものとして、目標高度の最尤推定値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔを求める。
Next, the processing flow according to the eighth embodiment of the present invention shown in FIGS. 12 and 13 will be specifically described.
In the eighth embodiment of the present invention, as in the seventh embodiment described above, it is assumed that the dependence of the sea surface reflection coefficient ρ on the sea surface temperature and the salinity concentration can be ignored, and the maximum likelihood estimated value H ^ target of the target altitude. Ask for.
まず、前述の実施の形態７で説明したように、海面反射係数ρは、目標高度Ｈｔａｒｇｅｔおよび波高値ρｈを引数として表せるので、周波数ホッピングにおけるｌ番目の周波数に対応する海面反射係数ρｌ（Ｈｔａｒｇｅｔ，ρｈ）は、以下の式（７５）のように表される。 First, as described in the seventh embodiment, since the sea surface reflection coefficient ρ can be expressed by using the target altitude H target and the peak value ρ h as arguments, the sea surface reflection coefficient ρ l corresponding to the l-th frequency in the frequency hopping. (H target , ρ h ) is expressed by the following equation (75).
したがって、波高値ρｈは、周波数に依存しないことを考慮すると、周波数ホッピングを用いる場合の測高値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔ_ＦＨは、以下の式（７６）、（７７）のように求まる。 Accordingly, the peak value [rho h, considering that frequency independent, measurement height H ^ target _ FH in the case of using a frequency hopping, the following equation (76), obtained as described (77).
式（７６）から、周波数ホッピングを用いる場合のＭＬＥを用いる測高法では、海面反射係数の海面温度および塩分濃度への依存性が無視できると想定することにより、２次元サーチによって測高値を推定することができる。 Based on equation (76), the height measurement method using MLE when using frequency hopping assumes that the dependence of the sea surface reflection coefficient on the sea surface temperature and salinity can be ignored, and the height measurement value is estimated by a two-dimensional search. can do.
総括すると、目標測高手段４Ｇにおいて、相関行列計算手段５Ａは、式（５５）により相関行列を求める。
また、アレーマニフォルド計算手段６Ｇは、目標距離情報およびビーム指向角情報に基づき、想定する目標高度想定範囲および波高値想定範囲について、式（４９）によりアレーマニフォルドを計算する。
In summary, in the target height measuring means 4G, the correlation matrix calculating means 5A obtains the correlation matrix by the equation (55).
Further, the array manifold calculating means 6G calculates the array manifold using the formula (49) for the assumed target altitude range and the assumed peak value range based on the target distance information and the beam directivity information.
さらに、評価関数計算手段７Ｇは、相関行列計算手段５Ａからの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段６Ｇからのアレーマニフォルドとより、式（７６）による評価関数を計算して、式（７７）を満たす測高値を求める。 Further, the evaluation function calculation means 7G calculates the evaluation function according to the expression (76) from the correlation matrix from the correlation matrix calculation means 5A and the array manifold from the array manifold calculation means 6G, and satisfies the expression (77). Obtain the measured value.
以上では、前述と同様に、アンテナ１内のサブアレー合成器に対応するサブアレー分割行列Ｔｓａを用いるＤＢＦ方式レーダにより説明したが、この場合、サブアレー出力である受信信号ベクトルからΣビームおよびΔビームをディジタルビーム合成してからでも、同様の算出結果が得られる。
In the above, in the same manner as described above, has been described by DBF system radar using subarray division matrix T sa corresponding to the subarray synthesizer in the
また、サブアレー合成器がΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスコンパレータとなるモノパルス方式レーダにおいても、同様に適用可能である。
さらに、前述と同様に、フェーズドアレーアンテナを含むΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスアンテナを、アンテナ１として有するモノパルス方式レーダにおいても、この発明の実施の形態８の構成が適用可能なことは言うまでもない。
Further, the present invention can be similarly applied to a monopulse radar in which the subarray combiner is a monopulse comparator that forms a Σ beam and a Δ beam.
Further, as described above, it is needless to say that the configuration of the eighth embodiment of the present invention can be applied to a monopulse radar having the monopulse antenna that forms a Σ beam and a Δ beam including a phased array antenna as the
以上の通り、この発明の実施の形態８（図１２、図１３）に係るレーダ装置によれば、周波数ホッピングを行う場合でも、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能であり、かつサーチ次元数を２次元に低減したＭＬＥによる測高値を求めることができるという効果がある。 As described above, the radar apparatus according to Embodiment 8 (FIGS. 12 and 13) of the present invention can be applied to DBF radar and monopulse radar even when frequency hopping is performed. There is an effect that a height measurement value by MLE in which the number of dimensions is reduced to two dimensions can be obtained.
実施の形態９．
なお、上記実施の形態８（図１２、図１３）では、特に言及しなかったが、図１４に示すように、周波数ごとに計算した評価関数の最大値を与える目標高度を周波数別測高値として求め、周波数別測高値の平均値を目標の測高値として算出する目標測高手段４Ｈを用いてもよい。
Embodiment 9 FIG.
Although not particularly mentioned in the eighth embodiment (FIGS. 12 and 13), as shown in FIG. 14, the target altitude that gives the maximum value of the evaluation function calculated for each frequency is used as the measured value by frequency. The target height measuring means 4H that calculates the average value of the frequency-specific height measured values as the target height measured value may be used.
図１４はこの発明の実施の形態９に係る目標測高手段４Ｈの機能構成を示すブロック構成図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｈ」を付して詳述を省略する。
また、この発明の実施の形態９に係るレーダ装置の全体構成は、図１２に示した通りである。
FIG. 14 is a block diagram showing a functional configuration of the target height measuring means 4H according to the ninth embodiment of the present invention. The same components as those described above are denoted by the same reference numerals as those described above, or after the symbols. Detailed description is omitted with “H”.
The overall configuration of the radar apparatus according to Embodiment 9 of the present invention is as shown in FIG.
図１４において、目標測高手段４Ｈ内の相関行列計算手段５Ｃは、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、それぞれの周波数に対応したヒット数個の受信信号ベクトルから複数個の相関行列を算出する。
また、アレーマニフォルド計算手段６Ｈは、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲および波高値想定範囲を入力情報として、周波数ごとのアレーマニフォルドを算出する。
In FIG. 14, the correlation matrix calculating means 5C in the target height measuring means 4H measures the received signal vector from the
The array manifold calculation means 6H calculates the array manifold for each frequency using the beam directing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range and the peak value assumption range as input information.
さらに、評価関数計算手段７Ｈは、相関行列計算手段５Ｃからの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段６Ｈからのアレーマニフォルドとを入力情報として、周波数ごとに、目標高度想定範囲および波高値想定範囲における評価関数を計算し、評価関数の最大値を与える目標高度を周波数別測高値として求め、周波数別測高値の平均値を測高値として算出する。
なお、この発明の実施の形態９による処理において、想定する海面マルチパス伝搬モデルは、前述（図３）と同様である。
Further, the evaluation function calculation means 7H uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means 5C and the array manifold from the array manifold calculation means 6H as input information, and evaluates in the target height assumption range and the peak value assumption range for each frequency. A function is calculated, a target altitude that gives the maximum value of the evaluation function is obtained as a measured value by frequency, and an average value of measured values by frequency is calculated as a measured value.
In the processing according to the ninth embodiment of the present invention, the assumed sea surface multipath propagation model is the same as described above (FIG. 3).
以下、図１２および図１４に示したこの発明の実施の形態９による処理フローについて、具体的に説明する。
前述の実施の形態８では、２次元サーチによって測高値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔ_ＦＨを推定できるものの、受信信号ベクトルの次元は、前述の実施の形態２と同様に、Ｍｓａ×Ｌ次元である。
The processing flow according to the ninth embodiment of the present invention shown in FIGS. 12 and 14 will be specifically described below.
In Embodiment 8 described above, although it estimates the measurement height H ^ target _ FH by the two-dimensional search, the dimension of the received signal vector, as in the second embodiment described above, an M sa × L dimensions.
これに対し、この発明の実施の形態９では、さらなる演算量削減を目的として、前述の実施の形態７に基づき、周波数ごとの測高値を求め、これらの平均値を測高値とする。
すなわち、この発明の実施の形態９においては、周波数ごとの評価関数および測高値を、それぞれ、以下の式（７８）、（７９）の通りに求める。
On the other hand, in the ninth embodiment of the present invention, for the purpose of further reducing the amount of calculation, a height measurement value for each frequency is obtained based on the above-described seventh embodiment, and these average values are set as height measurement values.
That is, in the ninth embodiment of the present invention, the evaluation function and height measurement value for each frequency are obtained as in the following equations (78) and (79), respectively.
総括すると、目標測高手段４Ｈにおいて、相関行列計算手段５Ｃは、前述の式（６０）により相関行列を求め、アレーマニフォルド計算手段６Ｈは、目標距離情報およびビーム指向角情報に基づき、想定する目標高度想定範囲および波高値想定範囲について、前述の式（３７）によりアレーマニフォルドを計算する。
また、評価関数計算手段７Ｈは、相関行列計算手段５Ｃからの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段６Ｈからのアレーマニフォルドとから、式（７８）による評価関数を計算して、式（８０）を満たす測高値を求める。
In summary, in the target height measuring means 4H, the correlation matrix calculating means 5C obtains the correlation matrix by the above-described equation (60), and the array manifold calculating means 6H is based on the target distance information and the beam pointing angle information. For the assumed altitude range and the assumed peak value range, the array manifold is calculated by the above-described equation (37).
Further, the evaluation function calculation means 7H calculates an evaluation function according to Expression (78) from the correlation matrix from the correlation matrix calculation means 5C and the array manifold from the array manifold calculation means 6H, and satisfies Expression (80). Obtain the measured value.
以上では、前述と同様に、アンテナ１内のサブアレー合成器に対応するサブアレー分割行列Ｔｓａを用いるＤＢＦ方式レーダにより説明したが、この場合、サブアレー出力である受信信号ベクトルからΣビームおよびΔビームをディジタルビーム合成してからでも、同様の算出結果が得られる。
In the above, in the same manner as described above, has been described by DBF system radar using subarray division matrix T sa corresponding to the subarray synthesizer in the
また、サブアレー合成器がΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスコンパレータとなるモノパルス方式レーダにおいても、同様に適用可能である。
さらに、前述と同様に、フェーズドアレーアンテナを含むΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスアンテナを、アンテナ１として有するモノパルス方式レーダにおいても、この発明の実施の形態９の構成が適用可能なことは言うまでもない。
Further, the present invention can be similarly applied to a monopulse radar in which the subarray combiner is a monopulse comparator that forms a Σ beam and a Δ beam.
Furthermore, as described above, it goes without saying that the configuration of the ninth embodiment of the present invention can also be applied to a monopulse radar having the monopulse antenna that forms a Σ beam and a Δ beam including a phased array antenna as the
以上の通り、この発明の実施の形態９（図１２、図１４）に係るレーダ装置によれば、周波数ホッピングを行う場合でも、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能であり、かつ周波数ごとにサーチ次元数を２次元に低減したＭＬＥによる周波数別測高値の平均より測高値を求めることができるという効果がある。 As described above, the radar apparatus according to Embodiment 9 (FIGS. 12 and 14) of the present invention can be applied to DBF radar and monopulse radar even when frequency hopping is performed, and the frequency. There is an effect that the height measurement value can be obtained from the average of the frequency-specific height measurement values by MLE in which the number of search dimensions is reduced to two dimensions every time.
実施の形態１０．
なお、上記実施の形態７〜９（図１０〜図１４）では、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲および波高値想定範囲を入力情報としたが、図１５に示すように、目標距離想定範囲を入力情報に加えてもよい。
図１５はこの発明の実施の形態１０に係るレーダ装置を示すブロック構成図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｉ」を付して詳述を省略する。
Embodiment 10 FIG.
In Embodiments 7 to 9 (FIGS. 10 to 14), the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range, and the peak value assumption range are input information, but as shown in FIG. A target distance assumption range may be added to the input information.
FIG. 15 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 10 of the present invention. Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals as those described above, or by adding “I” after the reference numerals. Detailed description is omitted.
図１５において、目標測高手段４Ｉは、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルと、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲、波高値想定範囲および目標距離想定範囲とを入力情報として、目標の測高値を算出する。
すなわち、目標測高手段４Ｉ内の相関行列計算手段は、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒット数個の受信信号ベクトルから相関行列を算出する。
In FIG. 15, the target height measuring means 4I receives, as input information, a received signal vector from the
That is, the correlation matrix calculating means in the target height measuring means 4I measures the received signal vector from the
また、目標測高手段４Ｉ内のアレーマニフォルド計算手段は、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲、波高値想定範囲および目標距離想定範囲を入力情報として、アレーマニフォルドを算出し、目標測高手段４Ｉ内の評価関数計算手段は、相関行列計算手段からの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、目標高度想定範囲および波高値想定範囲における評価関数を計算し、評価関数の最大値を与える目標高度想定値を、目標の測高値として算出する。
なお、この発明の実施の形態１０による処理において、想定する海面マルチパス伝搬モデルは、前述（図３）と同様である。
The array manifold calculating means in the target height measuring means 4I calculates the array manifold using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumed range, the peak value assumed range and the target distance assumed range as input information, The evaluation function calculation means in the height measurement means 4I calculates an evaluation function in the target height assumption range and the peak value assumption range using the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information. Then, the target altitude expected value that gives the maximum value of the evaluation function is calculated as the target altitude measurement value.
In the processing according to the tenth embodiment of the present invention, the assumed sea surface multipath propagation model is the same as described above (FIG. 3).
以下、図１５に示したこの発明の実施の形態１０による処理フローについて、具体的に説明する。
前述の実施の形態７では、目標距離情報として、式（３４）に示すような想定が行われているが、たとえば測距値には、パルス圧縮のレンジドップラカップリングにより目標速度などに依存する誤差が含まれているので、目標距離情報にも誤差が含まれる。したがって、測高値に誤差が発生して、運用上の問題になる可能性がある。
The processing flow according to the tenth embodiment of the present invention shown in FIG. 15 will be specifically described below.
In the above-described seventh embodiment, the assumption as shown in the equation (34) is made as the target distance information. For example, the distance measurement value depends on the target speed or the like by the range Doppler coupling of pulse compression. Since an error is included, the target distance information also includes an error. Therefore, an error may occur in the measured value, which may cause an operational problem.
これに対し、この発明の実施の形態１０では、目標距離情報を基準に目標距離想定範囲を設けて、以下の式（８１）のように、評価関数を計算して、測高値を求める。 On the other hand, in Embodiment 10 of the present invention, a target distance assumption range is provided based on the target distance information, and an evaluation function is calculated as in the following equation (81) to obtain a height measurement value.
この結果、目標高度の最尤推定値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔは、以下の式（８２）により求めることができる。
また、言うまでもなく、目標距離の最尤推定値Ｒ＾ｇａｔｅを、Ｒｍｅａｓｕｒｅに代わる新たな測距値として算出してもよい。
As a result, the maximum likelihood estimated value H ^ target of the target altitude can be obtained by the following equation (82).
Needless to say, the maximum likelihood estimated value R ^ gate of the target distance may be calculated as a new distance measurement value instead of Rmeasurement .
総括すると、目標測高手段４Ｉは、式（８１）による評価関数を計算して、式（８２）を満たす測高値を求める。 In summary, the target height measuring means 4I calculates an evaluation function according to the equation (81) to obtain a height measurement value that satisfies the equation (82).
以上では、前述と同様に、アンテナ１内のサブアレー合成器に対応するサブアレー分割行列Ｔｓａを用いるＤＢＦ方式レーダにより説明したが、この場合、サブアレー出力である受信信号ベクトルからΣビームおよびΔビームをディジタルビーム合成してからでも、同様の算出結果が得られる。
In the above, in the same manner as described above, has been described by DBF system radar using subarray division matrix T sa corresponding to the subarray synthesizer in the
また、サブアレー合成器がΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスコンパレータとなるモノパルス方式レーダにおいても、同様に適用可能である。
さらに、前述と同様に、フェーズドアレーアンテナを含むΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスアンテナを、アンテナ１として有するモノパルス方式レーダにおいても、この発明の実施の形態１０の構成が適用可能なことは言うまでもない。
Further, the present invention can be similarly applied to a monopulse radar in which the subarray combiner is a monopulse comparator that forms a Σ beam and a Δ beam.
Furthermore, as described above, it goes without saying that the configuration of the tenth embodiment of the present invention can also be applied to a monopulse radar having the monopulse antenna that forms a Σ beam and a Δ beam including a phased array antenna as the
以上の通り、この発明の実施の形態１０（図１５）に係るレーダ装置によれば、周波数ホッピングを行わない場合でも、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能であり、かつサーチ次元数を３次元に低減したＭＬＥにより、目標距離情報に含まれる誤差の影響を低減した測高値を求めることができるという効果がある。 As described above, the radar apparatus according to Embodiment 10 (FIG. 15) of the present invention can be applied to DBF radar and monopulse radar even when frequency hopping is not performed, and the number of search dimensions. There is an effect that it is possible to obtain a height measurement value in which the influence of the error included in the target distance information is reduced by the MLE in which is reduced to three dimensions.
実施の形態１１．
なお、上記実施の形態１０（図１５）では、周波数ホッピングについて言及しなかったが、図１６に示すように、周波数ホッピングを考慮した目標測高手段４Ｊを用いてもよい。
図１６はこの発明の実施の形態１１に係るレーダ装置を示すブロック構成図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｊ」を付して詳述を省略する。
Embodiment 11 FIG.
In Embodiment 10 (FIG. 15), frequency hopping was not mentioned, but target height measuring means 4J considering frequency hopping may be used as shown in FIG.
FIG. 16 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 11 of the present invention. Components similar to those described above are denoted by the same reference numerals as those described above, or by “J” after the reference numerals. Detailed description is omitted.
図１６において、目標測高手段４Ｊは、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルと、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲、波高値想定範囲および目標距離想定範囲とを入力情報として、目標の測高値を算出する。
すなわち、目標測高手段４Ｊ内の相関行列計算手段は、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒットごとに異なる周波数に対応した複数の受信信号ベクトルを並べた新たな周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルを構成し、ヒット数個の周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルから相関行列を算出する。
In FIG. 16, the target height measuring means 4J uses the received signal vector from the
That is, the correlation matrix calculation means in the target height measuring means 4J measures the received signal vector from the
また、目標測高手段４Ｊ内のアレーマニフォルド計算手段は、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲、波高値想定範囲および目標距離想定範囲を入力情報として、アレーマニフォルドを算出する。
さらに、目標測高手段４Ｊ内の評価関数計算手段は、相関行列計算手段からの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、目標高度想定範囲、波高値想定範囲および目標距離想定範囲における評価関数を計算し、評価関数の最大値を与える目標高度を、目標の測高値として算出する。
なお、この発明の実施の形態１１による処理において、想定する海面マルチパス伝搬モデルは、前述（図３）と同様である。
The array manifold calculating means in the target height measuring means 4J calculates the array manifold using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumed range, the peak value assumed range and the target distance assumed range as input information.
Further, the evaluation function calculation means in the target height measurement means 4J uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information, and assumes a target height assumption range, a peak value assumption range and a target. An evaluation function in the assumed distance range is calculated, and a target altitude that gives the maximum value of the evaluation function is calculated as a target height measurement value.
In the processing according to the eleventh embodiment of the present invention, the assumed sea surface multipath propagation model is the same as described above (FIG. 3).
以下、図１６に示したこの発明の実施の形態１１による処理フローについて、具体的に説明する。
前述の実施の形態８では、目標距離情報として、式（３４）に示すような想定が行われているが、たとえば測距値には、パルス圧縮のレンジドップラカップリングにより目標速度などに依存する誤差が含まれているので、目標距離情報にも誤差が含まれる。
したがって、測高値に誤差が発生して、運用上の問題になる可能性がある。
The processing flow according to the eleventh embodiment of the present invention shown in FIG. 16 will be specifically described below.
In the above-described eighth embodiment, the target distance information is assumed as shown in the equation (34). For example, the distance measurement value depends on the target speed or the like by range Doppler coupling of pulse compression. Since an error is included, the target distance information also includes an error.
Therefore, an error may occur in the measured value, which may cause an operational problem.
これに対し、この発明の実施の形態１１では、目標距離情報を基準に目標距離想定範囲を設けて、以下の式（８３）ように、評価関数を計算して、測高値を求める。 On the other hand, in the eleventh embodiment of the present invention, a target distance assumption range is provided based on the target distance information, and an evaluation function is calculated as in the following equation (83) to obtain a height measurement value.
この結果、目標高度の最尤推定値Ｈ＾ｔａｒｇｅｔは、以下の式（８４）次式により求めることができる。
また、言うまでもなく、目標距離の最尤推定値Ｒ＾ｇａｔｅを、Ｒｍｅａｓｕｒｅに代わる新たな測距値として算出してもよい。
As a result, the maximum likelihood estimated value H ^ target of the target altitude can be obtained from the following equation (84).
Needless to say, the maximum likelihood estimated value R ^ gate of the target distance may be calculated as a new distance measurement value instead of Rmeasurement .
総括すると、目標測高手段４Ｊは、式（８３）による評価関数を計算して、式（８４）を満たす測高値を求める。 In summary, the target height measuring means 4J calculates an evaluation function according to the equation (83) to obtain a height measurement value that satisfies the equation (84).
以上では、前述と同様に、アンテナ１内のサブアレー合成器に対応するサブアレー分割行列Ｔｓａを用いるＤＢＦ方式レーダにより説明したが、この場合、サブアレー出力である受信信号ベクトルからΣビームおよびΔビームをディジタルビーム合成してからでも、同様の算出結果が得られる。
In the above, in the same manner as described above, has been described by DBF system radar using subarray division matrix T sa corresponding to the subarray synthesizer in the
また、サブアレー合成器がΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスコンパレータとなるモノパルス方式レーダにおいても、同様に適用可能である。
さらに、前述と同様に、フェーズドアレーアンテナを含むΣビームおよびΔビームを形成するモノパルスアンテナを、アンテナ１として有するモノパルス方式レーダにおいても、この発明の実施の形態１１の構成が適用可能なことは言うまでもない。
Further, the present invention can be similarly applied to a monopulse radar in which the subarray combiner is a monopulse comparator that forms a Σ beam and a Δ beam.
Further, as described above, it goes without saying that the configuration of the eleventh embodiment of the present invention can also be applied to a monopulse radar having the monopulse antenna that forms a Σ beam and a Δ beam including a phased array antenna as the
以上の通り、この発明の実施の形態１１（図１６）に係るレーダ装置によれば、周波数ホッピングを行う場合でも、ＤＢＦ方式レーダおよびモノパルス方式レーダへの適用が可能であり、かつサーチ次元数を３次元に低減したＭＬＥにより、目標距離情報に含まれる誤差の影響を低減した測高値を求めることができるという効果がある。 As described above, the radar apparatus according to Embodiment 11 (FIG. 16) of the present invention can be applied to DBF radar and monopulse radar even when frequency hopping is performed, and the number of search dimensions can be reduced. The MLE reduced in three dimensions has an effect that a height measurement value in which the influence of an error included in the target distance information is reduced can be obtained.
なお、上記実施の形態１１の構成は、前述の実施の形態８（図１２、図１３）の処理において、目標距離想定範囲を追加考慮した場合に相当するが、前述の実施の形態９（図１２、図１４）においても、同様の処理フローが適用可能なことは言うまでもない。
すなわち、前述の実施の形態９（図１２、図１４）に適用した場合には、目標測高手段４Ｊ内の相関行列計算手段は、ＡＤ変換器３からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、それぞれの周波数に対応したヒット数個の受信信号ベクトルから複数個の相関行列を算出する。
The configuration of the eleventh embodiment corresponds to the case where the target distance assumption range is additionally considered in the processing of the above-described eighth embodiment (FIGS. 12 and 13). 12 and FIG. 14), it goes without saying that the same processing flow can be applied.
That is, when applied to the above-described ninth embodiment (FIGS. 12 and 14), the correlation matrix calculating means in the target height measuring means 4J measures the received signal vector from the
また、この場合、目標測高手段４Ｊ内のアレーマニフォルド計算手段は、ビーム指向方向情報、目標距離情報、目標高度想定範囲、波高値想定範囲および目標距離想定範囲を入力情報として、周波数ごとのアレーマニフォルドを算出する。
さらに、目標測高手段４Ｊ内の評価関数計算手段は、相関行列計算手段からの相関行列と、アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、周波数ごとに、目標高度想定範囲、波高値想定範囲および目標距離想定範囲とにおける評価関数を計算し、評価関数の最大値を与える目標高度を周波数別測高値として求め、周波数別測高値の平均値を目標の測高値として算出することになる。
In this case, the array manifold calculating means in the target height measuring means 4J uses the beam pointing direction information, the target distance information, the target height assumed range, the peak value assumed range, and the target distance assumed range as input information, and an array for each frequency. Calculate the manifold.
Further, the evaluation function calculation means in the target height measurement means 4J uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information, and for each frequency, the estimated target height range and the peak value. The evaluation function in the assumed range and the target distance assumption range is calculated, the target altitude that gives the maximum value of the evaluation function is obtained as the measured value by frequency, and the average value of the measured values by frequency is calculated as the target measured value. .
１ アンテナ、１ａ 素子アンテナ、２ 受信機、２ａ 受信ユニット、３ ＡＤ変換器、３ａ 変換ユニット、４、４Ａ〜４Ｊ 目標測高手段、５、５Ａ、５Ｃ 相関行列計算手段、６、６Ａ〜６Ｃ、６Ｆ〜６Ｈ アレーマニフォルド計算手段、７、７Ａ〜７Ｃ、７Ｆ〜７Ｈ 評価関数計算手段。
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記アンテナに接続された複数チャネルの受信ユニットにより構成され、前記アンテナから得られた複数チャネルの受信信号を入力情報として、ベースバンド帯に周波数変換した複数チャネルの受信信号を生成する受信機と、
前記受信機に接続された複数チャネルのＡＤ変換ユニットにより構成され、前記受信機からの複数チャネルの受信信号を入力情報として、ディジタル信号に変換した複数チャネルの受信信号ベクトルを出力するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルと、ビーム指向方向情報と、目標距離情報と、目標高度想定範囲と、海面反射係数想定範囲とを入力情報として、前記目標の測高値を算出する目標測高手段とを備え、
前記目標測高手段は、
前記ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルに基づいて相関行列を算出する相関行列計算手段と、
前記ビーム指向方向情報、前記目標距離情報、前記目標高度想定範囲および前記海面反射係数想定範囲を入力情報として、アレーマニフォルドを算出するアレーマニフォルド計算手段と、
前記相関行列および前記アレーマニフォルドを用いて前記目標の測高値を算出する評価関数計算手段と
を含むことを特徴とするレーダ装置。 An antenna that transmits a transmission wave of a predetermined frequency in the air toward a predetermined beam directing direction, receives a reflected wave from a target, and acquires a reception signal of a plurality of channels;
A receiver configured by a plurality of channel receiving units connected to the antenna, and receiving a plurality of channel received signals obtained from the antenna as input information and generating a plurality of channel received signals that have been frequency-converted to a baseband;
An AD converter configured by a plurality of channels of AD conversion units connected to the receiver and outputting a plurality of channels of received signal vectors converted into digital signals using the received signals of the plurality of channels from the receiver as input information; ,
Target height measurement for calculating the target height measurement value using the received signal vector from the AD converter, beam pointing direction information, target distance information, target height assumption range and sea surface reflection coefficient assumption range as input information Means and
The target height measuring means is
Correlation matrix calculation means for calculating a correlation matrix based on a received signal vector from the AD converter;
Array manifold calculation means for calculating an array manifold using the beam directing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range and the sea surface reflection coefficient assumption range as input information;
A radar apparatus, comprising: an evaluation function calculating means for calculating a height measurement value of the target using the correlation matrix and the array manifold.
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、前記目標高度想定範囲および前記海面反射係数想定範囲における評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度想定値を、前記目標の測高値として算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。 The correlation matrix calculating means measures the received signal vector from the AD converter over the number of hits, calculates the correlation matrix from the received signal vectors of several hits,
The evaluation function calculation means calculates an evaluation function in the target altitude assumption range and the sea surface reflection coefficient assumption range using the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information. The radar apparatus according to claim 1, wherein a target height assumption value that gives a maximum value of the evaluation function is calculated as a height measurement value of the target.
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、前記目標高度想定範囲および前記海面反射係数想定範囲における評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度想定値を、前記目標の測高値として算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。 The correlation matrix calculation means measures the received signal vector from the AD converter for several hits, and measures the received signal vector at different frequencies by frequency hopping for several hits, corresponding to different frequencies for each hit. The received signal vector at the time of execution of a new frequency hopping in which a plurality of received signal vectors are arranged, and the correlation matrix is calculated from the received signal vectors at the time of frequency hopping of several hits,
The evaluation function calculation means calculates an evaluation function in the target altitude assumption range and the sea surface reflection coefficient assumption range using the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information. The radar apparatus according to claim 1, wherein a target height assumption value that gives a maximum value of the evaluation function is calculated as a height measurement value of the target.
前記アレーマニフォルド計算手段は、前記ビーム指向方向情報、前記目標距離情報、前記目標高度想定範囲および前記海面反射係数想定範囲を入力情報として、周波数ごとのアレーマニフォルドを算出し、
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、周波数ごとに、前記目標高度想定範囲および前記海面反射係数想定範囲における評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度を周波数別測高値として求め、前記周波数別測高値の平均値を前記目標の測高値として算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。 The correlation matrix calculation means measures the received signal vector from the AD converter several times and measures the received signal vector at different frequencies by frequency hopping several times, and hits corresponding to each frequency Calculate multiple correlation matrices from several received signal vectors,
The array manifold calculating means calculates the array manifold for each frequency using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range and the sea surface reflection coefficient assumption range as input information,
The evaluation function calculation means uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information, for each frequency, in the target altitude assumption range and the sea surface reflection coefficient assumption range. The evaluation function is calculated, a target altitude that gives the maximum value of the evaluation function is obtained as a measured value by frequency, and an average value of the measured values by frequency is calculated as the measured value of the target. The radar apparatus described.
前記相関行列計算手段は、前記ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒット数個の受信信号ベクトルから相関行列を算出し、
前記アレーマニフォルド計算手段は、前記ビーム指向方向情報、前記目標距離情報、前記目標高度想定範囲、前記海面反射係数想定範囲および前記目標距離想定範囲を入力情報として、前記アレーマニフォルドを算出し、
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、前記目標高度想定範囲および前記海面反射係数想定範囲における評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度想定値を、前記目標の測高値として算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。 The target height measuring means adds a target distance assumption range to input information, calculates a target height measurement value,
The correlation matrix calculation means measures a received signal vector from the AD converter over the number of hits, calculates a correlation matrix from the received signal vectors of several hits,
The array manifold calculation means calculates the array manifold using the beam directing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range, the sea surface reflection coefficient assumption range and the target distance assumption range as input information,
The evaluation function calculation means calculates an evaluation function in the target altitude assumption range and the sea surface reflection coefficient assumption range using the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information. The radar apparatus according to claim 1, wherein a target height assumption value that gives a maximum value of the evaluation function is calculated as a height measurement value of the target.
前記相関行列計算手段は、前記ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒットごとに異なる周波数に対応した複数の受信信号ベクトルを並べた新たな周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルを構成し、ヒット数個の周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルから前記相関行列を算出し、
前記アレーマニフォルド計算手段は、前記ビーム指向方向情報、前記目標距離情報、前記目標高度想定範囲、前記海面反射係数想定範囲および前記目標距離想定範囲を入力情報として、前記アレーマニフォルドを算出し、
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、前記目標高度想定範囲、前記海面反射係数想定範囲および前記目標距離想定範囲における評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度を、前記目標の測高値として算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。 The target height measuring means adds a target distance assumption range to input information, calculates a target height measurement value,
The correlation matrix calculation means measures the received signal vector from the AD converter for several hits, and measures the received signal vector at different frequencies by frequency hopping for several hits, corresponding to different frequencies for each hit. The received signal vector at the time of execution of a new frequency hopping in which a plurality of received signal vectors are arranged, and the correlation matrix is calculated from the received signal vectors at the time of frequency hopping of several hits,
The array manifold calculation means calculates the array manifold using the beam directing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range, the sea surface reflection coefficient assumption range and the target distance assumption range as input information,
The evaluation function calculation means uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information, the target altitude assumption range, the sea surface reflection coefficient assumption range, and the target distance assumption The radar apparatus according to claim 1, wherein an evaluation function in a range is calculated, and a target altitude that gives a maximum value of the evaluation function is calculated as a measured value of the target.
前記相関行列計算手段は、前記ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒットごとに異なる周波数に対応した複数の受信信号ベクトルを並べた新たな周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルを構成し、ヒット数個の周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルから前記相関行列を算出し、
前記アレーマニフォルド計算手段は、前記ビーム指向方向情報、前記目標距離情報、前記目標高度想定範囲、前記海面反射係数想定範囲および前記目標距離想定範囲を入力情報として、前記アレーマニフォルドを算出し、
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、前記目標高度想定範囲、前記海面反射係数想定範囲および前記目標距離想定範囲における評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度を測高値として算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。 The target height measuring means adds a target distance assumption range to input information, calculates a target height measurement value,
The correlation matrix calculation means measures the received signal vector from the AD converter for several hits, and measures the received signal vector at different frequencies by frequency hopping for several hits, corresponding to different frequencies for each hit. The received signal vector at the time of execution of a new frequency hopping in which a plurality of received signal vectors are arranged, and the correlation matrix is calculated from the received signal vectors at the time of frequency hopping of several hits,
The array manifold calculation means calculates the array manifold using the beam directing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range, the sea surface reflection coefficient assumption range and the target distance assumption range as input information,
The evaluation function calculation means uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information, the target altitude assumption range, the sea surface reflection coefficient assumption range, and the target distance assumption The radar apparatus according to claim 1, wherein an evaluation function in a range is calculated, and a target altitude that gives a maximum value of the evaluation function is calculated as a height measurement value.
前記相関行列計算手段は、前記ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、それぞれの周波数に対応したヒット数個の受信信号ベクトルから複数個の相関行列を算出し、
前記アレーマニフォルド計算手段は、前記ビーム指向方向情報、前記目標距離情報、前記目標高度想定範囲、前記海面反射係数想定範囲および前記目標距離想定範囲を入力情報として、周波数ごとのアレーマニフォルドを算出し、
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、周波数ごとに、前記目標高度想定範囲、前記海面反射係数想定範囲および前記目標距離想定範囲における評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度を周波数別測高値として求め、前記周波数別測高値の平均値を前記目標の測高値として算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。 The target height measuring means adds a target distance assumption range to input information, calculates a target height measurement value,
The correlation matrix calculation means measures the received signal vector from the AD converter several times and measures the received signal vector at different frequencies by frequency hopping several times, and hits corresponding to each frequency Calculate multiple correlation matrices from several received signal vectors,
The array manifold calculation means calculates an array manifold for each frequency using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range, the sea surface reflection coefficient assumption range and the target distance assumption range as input information,
The evaluation function calculation means uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information, for each frequency, the target altitude assumption range, the sea surface reflection coefficient assumption range, and An evaluation function in the target distance assumption range is calculated, a target altitude giving the maximum value of the evaluation function is obtained as a frequency measurement value by frequency, and an average value of the frequency measurement values is calculated as the target height measurement value. The radar apparatus according to claim 1.
前記アンテナに接続された複数チャネルの受信ユニットにより構成され、前記アンテナから得られた複数チャネルの受信信号を入力情報として、ベースバンド帯に周波数変換した複数チャネルの受信信号を生成する受信機と、
前記受信機に接続された複数チャネルのＡＤ変換ユニットにより構成され、前記受信機からの複数チャネルの受信信号を入力情報として、ディジタル信号に変換した複数チャネルの受信信号ベクトルを出力するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルと、ビーム指向方向情報と、目標距離情報と、目標高度想定範囲と、波高値想定範囲とを入力情報として、前記目標の測高値を算出する目標測高手段とを備え、
前記目標測高手段は、
前記ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルに基づいて相関行列を算出する相関行列計算手段と、
前記ビーム指向方向情報、前記目標距離情報、前記目標高度想定範囲および前記波高値想定範囲を入力情報として、アレーマニフォルドを算出するアレーマニフォルド計算手段と、
前記相関行列および前記アレーマニフォルドを用いて前記目標の測高値を算出する評価関数計算手段と
を含むことを特徴とするレーダ装置。 An antenna that transmits a transmission wave of a predetermined frequency in the air toward a predetermined beam directing direction, receives a reflected wave from a target, and acquires a reception signal of a plurality of channels;
A receiver configured by a plurality of channel receiving units connected to the antenna, and receiving a plurality of channel received signals obtained from the antenna as input information and generating a plurality of channel received signals that have been frequency-converted to a baseband;
An AD converter configured by a plurality of channels of AD conversion units connected to the receiver and outputting a plurality of channels of received signal vectors converted into digital signals using the received signals of the plurality of channels from the receiver as input information; ,
Target height measurement means for calculating the target height measurement value using the received signal vector from the AD converter, beam pointing direction information, target distance information, target height assumption range, and peak value assumption range as input information And
The target height measuring means is
Correlation matrix calculation means for calculating a correlation matrix based on a received signal vector from the AD converter;
Array manifold calculation means for calculating an array manifold using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumed range and the peak value assumed range as input information;
A radar apparatus, comprising: an evaluation function calculating means for calculating a height measurement value of the target using the correlation matrix and the array manifold.
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、前記目標高度想定範囲および前記波高値想定範囲における評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度想定値を、前記目標の測高値として算出することを特徴とする請求項１０に記載のレーダ装置。 The correlation matrix calculating means measures the received signal vector from the AD converter over the number of hits, calculates the correlation matrix from the received signal vectors of several hits,
The evaluation function calculation means calculates an evaluation function in the target height assumption range and the peak value assumption range using the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information. The radar apparatus according to claim 10, wherein a target height assumed value that gives a maximum value of the evaluation function is calculated as a height measurement value of the target.
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、前記目標高度想定範囲および前記波高値想定範囲における評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度を、前記目標の測高値として算出することを特徴とする請求項１０に記載のレーダ装置。 The correlation matrix calculation means measures the received signal vector from the AD converter for several hits, and measures the received signal vector at different frequencies by frequency hopping for several hits, corresponding to different frequencies for each hit. The received signal vector at the time of execution of a new frequency hopping in which a plurality of received signal vectors are arranged, and the correlation matrix is calculated from the received signal vectors at the time of frequency hopping of several hits,
The evaluation function calculation means calculates an evaluation function in the target height assumption range and the peak value assumption range using the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information. The radar apparatus according to claim 10, wherein a target altitude that gives a maximum value of the evaluation function is calculated as a height measurement value of the target.
前記アレーマニフォルド計算手段は、前記ビーム指向方向情報、前記目標距離情報、前記目標高度想定範囲および波高値想定範囲を入力情報として、周波数ごとのアレーマニフォルドを算出し、
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、周波数ごとに、前記目標高度想定範囲および前記波高値想定範囲における評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度を周波数別測高値として求め、前記周波数別測高値の平均値を前記目標の測高値として算出することを特徴とする請求項１０に記載のレーダ装置。 The correlation matrix calculation means measures the received signal vector from the AD converter several times and measures the received signal vector at different frequencies by frequency hopping several times, and hits corresponding to each frequency Calculate multiple correlation matrices from several received signal vectors,
The array manifold calculating means calculates the array manifold for each frequency using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range and the crest value assumption range as input information,
The evaluation function calculation means uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information, and evaluates the target height assumption range and the peak value assumption range for each frequency. The function is calculated, a target altitude that gives the maximum value of the evaluation function is obtained as a measured value by frequency, and an average value of the measured values by frequency is calculated as the measured value of the target. Radar equipment.
前記相関行列計算手段は、前記ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒット数個の受信信号ベクトルから前記相関行列を算出し、
前記アレーマニフォルド計算手段は、前記ビーム指向方向情報、前記目標距離情報、前記目標高度想定範囲、前記波高値想定範囲および前記目標距離想定範囲を入力情報として、前記アレーマニフォルドを算出し、
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、前記目標高度想定範囲および前記波高値想定範囲における評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度想定値を、前記目標の測高値として算出することを特徴とする請求項１０に記載のレーダ装置。 The target height measuring means adds a target distance assumption range to input information, calculates a target height measurement value,
The correlation matrix calculating means measures the received signal vector from the AD converter over the number of hits, calculates the correlation matrix from the received signal vectors of several hits,
The array manifold calculating means calculates the array manifold using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range, the peak value assumption range and the target distance assumption range as input information,
The evaluation function calculation means calculates an evaluation function in the target height assumption range and the peak value assumption range using the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information. The radar apparatus according to claim 10, wherein a target height assumed value that gives a maximum value of the evaluation function is calculated as a height measurement value of the target.
前記相関行列計算手段は、前記ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、ヒットごとに異なる周波数に対応した複数の受信信号ベクトルを並べた新たな周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルを構成し、ヒット数個の周波数ホッピング実行時の受信信号ベクトルから前記相関行列を算出し、
前記アレーマニフォルド計算手段は、前記ビーム指向方向情報、前記目標距離情報、前記目標高度想定範囲、前記波高値想定範囲および前記目標距離想定範囲を入力情報として、前記アレーマニフォルドを算出し、
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、前記目標高度想定範囲、前記波高値想定範囲および前記目標距離想定範囲における評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度を、前記目標の測高値として算出することを特徴とする請求項１０に記載のレーダ装置。 The target height measuring means adds a target distance assumption range to input information, calculates a target height measurement value,
The correlation matrix calculation means measures the received signal vector from the AD converter for several hits, and measures the received signal vector at different frequencies by frequency hopping for several hits, corresponding to different frequencies for each hit. The received signal vector at the time of execution of a new frequency hopping in which a plurality of received signal vectors are arranged, and the correlation matrix is calculated from the received signal vectors at the time of frequency hopping of several hits,
The array manifold calculating means calculates the array manifold using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range, the peak value assumption range and the target distance assumption range as input information,
The evaluation function calculation means uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information, the target height assumption range, the peak value assumption range, and the target distance assumption range. The radar apparatus according to claim 10, wherein an evaluation function is calculated and a target altitude that gives a maximum value of the evaluation function is calculated as a height measurement value of the target.
前記相関行列計算手段は、前記ＡＤ変換器からの受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測するとともに、周波数ホッピングによる異なる周波数における受信信号ベクトルをヒット数回にわたって計測して、それぞれの周波数に対応したヒット数個の受信信号ベクトルから複数個の相関行列を算出し、
前記アレーマニフォルド計算手段は、前記ビーム指向方向情報、前記目標距離情報、前記目標高度想定範囲、前記波高値想定範囲および前記目標距離想定範囲を入力情報として、周波数ごとのアレーマニフォルドを算出し、
前記評価関数計算手段は、前記相関行列計算手段からの相関行列と、前記アレーマニフォルド計算手段からのアレーマニフォルドとを入力情報として、周波数ごとに、前記目標高度想定範囲、前記波高値想定範囲および前記目標距離想定範囲とにおける評価関数を計算し、前記評価関数の最大値を与える目標高度を周波数別測高値として求め、前記周波数別測高値の平均値を前記目標の測高値として算出することを特徴とする請求項１０に記載のレーダ装置。 The target height measuring means adds a target distance assumption range to input information, calculates a target height measurement value,
The correlation matrix calculation means measures the received signal vector from the AD converter several times and measures the received signal vector at different frequencies by frequency hopping several times, and hits corresponding to each frequency Calculate multiple correlation matrices from several received signal vectors,
The array manifold calculation means calculates an array manifold for each frequency using the beam pointing direction information, the target distance information, the target altitude assumption range, the peak value assumption range and the target distance assumption range as input information,
The evaluation function calculation means uses the correlation matrix from the correlation matrix calculation means and the array manifold from the array manifold calculation means as input information, for each frequency, the target height assumption range, the peak value assumption range, and the Calculating an evaluation function in the target distance assumption range, obtaining a target altitude giving the maximum value of the evaluation function as a measured value by frequency, and calculating an average value of the measured values by frequency as the measured value of the target The radar device according to claim 10.
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